在《Cell》杂志上发表的一项新研究中，来自格莱斯顿研究所的一个研究小组发现了细胞分裂后几分钟和几小时内发生的事情，扩大了我们对人类生物学的理解，并有可能导致更好的药物。
DNA复制在人体中不断发生，每天多达数万亿次。每当细胞分裂时——无论是为了修复受损组织、替换旧细胞，还是仅仅为了帮助身体生长——DNA都会被复制，以确保新细胞携带相同的遗传指令。
但人们对人类生物学的这一基本方面知之甚少，主要是因为科学家缺乏密切观察复杂的复制过程的能力。这样做的尝试依赖于破坏DNA结构的化学物质或仅捕获短段DNA的策略，从而无法获得全面的图像。
在《Cell》杂志上发表的一项新研究中，格莱斯顿研究所的科学家们在解决这一问题上取得了重大飞跃，他们采用了一种将长读DNA测序与预测性人工智能模型相结合的新方法。通过这项研究，他们对新DNA通过复制形成后的几分钟和几小时内发生的事情有了新的认识。
“这是一个长期存在的生化问题，因为负责复制的机制实际上破坏了所有存在的DNA结构，而这些结构必须在新细胞中忠实地重建，”领导这项研究的格莱斯顿研究员 Vijay Ramani博士说。“为了理解这是如何可能的，我们需要创造一种新的方法来绘制复制前后的DNA结构。”
比我们想象的更脆弱
Ramani是单细胞基因组学技术浪潮的前沿，该技术旨在探索单个细胞和分子水平上的基因组功能。他和他的团队为此开发了许多新方法，目的是了解调节健康或导致疾病的分子步骤。
在这项新研究中，研究小组提出了一种名为RASAM的方法，即“复制感知单分子可及性映射”的缩写。有了这个工具，他们有了一个惊人的发现：新形成的DNA的大部分在许多小时内都是“超可接近的”——这意味着DNA可以很容易地被其他蛋白质接触到，包括那些参与基因调控的蛋白质。
“我们本以为这种程度的接触会导致基因组混乱，但事实并非如此，”Ramani说。
不像成熟的DNA被安全地包装在称为核小体的单位中，研究小组发现，新生的DNA部分被解开，并在复制后的许多小时内保持“松散”。
Ramani说：“我们看到的这一事实完全是新奇的。它不仅对我们对生物学的基本理解具有重要意义，而且对开发治疗许多疾病的新药也具有重要意义。”
例如，在以快速分裂的细胞为特征的癌症中，一种药物可以通过在复制后的短暂状态中进入细胞而潜在地杀死细胞，Ramani解释说。或者，科学家可以利用这段时间来影响基因表达，以预防疾病。
现在你看到了
通过他们的实验，Ramani和他的团队——包括第一作者Megan Ostrowski （Ramani实验室的研究助理）和Marty Yang（生物信息学研究员）——也证明了增加的可接近性在基因表达过程开始的DNA链上的特定位置受到调节。
然而，许多问题仍未得到解答，在研究过程中出现了新的问题，包括如何保护新形成的细胞。这些都代表了Ramani研究的新途径。
Ramani说：“我喜欢这项工作的地方在于，它都是关于发现的方法。作为生物学家，我们受到我们所能观察到的东西的支配。我们治疗疾病和做出可行决定的能力取决于我们的测量有多准确。这就是为什么这些新工具和新方法如此重要。我们现在能够看到以前看不见的基因组区域。”
参考文献
The single-molecule accessibility landscape of newly replicated mammalian chromatin
