中科院科研团队揭示染色体融合后的核内位置变化，探索基因组演化之路
中科院科研团队揭示染色体融合后的核内位置变化，探索基因组演化之路
近日，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的李劲松研究组在国际学术期刊《Nature Communications》上发表了重要研究，揭示了染色体融合后染色体在细胞核内的空间位置变化。这一研究不仅为我们理解染色体间的相互作用提供了新视角，也为基因组的结构与功能之间的关系提供了更深入的理解。
染色体是生物基因组的基础单元，其在细胞核内的布局对基因的表达和细胞的功能至关重要。研究团队通过将bulk Hi-C数据转化为Khimaira Matrix，并结合三维基因组建模的方式，首次展示了染色体融合后，它们在细胞核内的分布是如何维持稳定的。具体来说，他们发现，融合的染色体在核内沿着核周移动，同时保持基因组A/B区室和表达谱的稳定分布。
这项研究的重要性体现在其打破了长久以来学界对核内基因组结构的认知局限，同时也指出了在理解染色体如何形成稳定而灵活的高级结构方面的新的可能性。值得注意的是，已有研究显示，染色体在核内的分布并非完全随机，这为研究染色体的迁移与空间布局提供了实验依据。
李劲松研究组还特别提到，利用类精子干细胞介导半克隆技术与CRISPR/Cas9基因编辑工具，研究者们重塑了小鼠的染色体结构，为后续影响基因组演化的研究奠定了基础。这种技术不仅为提升对染色体功能的理解提供了可能，还为人为干预染色体结构以产生新的动物模型铺平了道路。
在具体研究过程中，研究团队观察到了染色体核内的空间变化，尤其是在染色体融合后，融合染色体与非融合染色体之间的距离发生了显著变化。但是，未发生融合的染色体之间则维持了较高的距离稳定性。这一发现进一步印证了染色体在核内分布的非随机性，提出了染色体在核内动态重组的可能机制。
该研究还探讨了染色体融合对不同细胞类型的影响，结果显示，不同的细胞类型可能由于自身基因组结构的差异，对染色体融合后的空间重构表现出不同的反应。而且，尽管融合染色体数量的增加导致差异基因的出现，但A/B区室的辐射状分布在很大程度上依然得以保持。
李劲松研究员表示，通过对自然界获得的染色体融合小鼠进行成纤维细胞研究，发现染色体在此小鼠中的布局与对照组存在显著差异，这表明染色体融合带来的基因组结构变化在自然选择的环境中是可以被逐渐积累和保留下来的。
研究成果为我们提供了一个崭新的视角，以理解染色体结构和功能的关系，帮助探索哺乳动物基因组的演化与改造。同时，研究显示了先进技术在生物科学领域中的广泛应用潜力，也为未来利用基因组工程技术设计新型生物体提供了重要启示。
可以预见，随着相关技术的不断发展，染色体结构的研究将为基因组学、发育生物学及医学研究等领域的发展带来重大的推动。此项研究也得到基因组标签计划、国家自然科学基金等多项资金的支持，标志着中国在这一领域的国际竞争力。