研究背景与目标 - 人类染色体的三维组织结构对于协调遗传物质调控生物反应过程至关重要 DNA缠绕组蛋白形成染色质复合体存储在细胞核内 大量染色质位点可通过生物化学修饰来调控基因表达 [1] - 绘制三维结构及其随时间变化的工作被称为4D核组学 鉴于细胞核结构在不同时间尺度上的重新组构尚未解释清楚 一个重要原因是研究工具未能及时跟上 [1] - 美国国立卫生研究院共同基金于2015年启动了“4D核组计划” 其目标是开发出研究核组织在空间和时间上的结构和功能的技术 [1] 研究方法与数据 - “4D核组计划”团队之一 美国马萨诸塞大学医学院采用多种染色体捕获技术 分析了两类细胞中的染色体组织 人类胚胎干细胞和成纤维细胞（结缔组织细胞）[1] - 研究团队为每种细胞类型编目了超过14万种染色质环（DNA复合结构） 生成了单个基因的核环境模型 包括其与远侧调控元件的潜在远距离相互作用 [1] - 通过整合不同方法的数据集 研究团队对每种方法进行了基准测试 评估其在特定研究的用处 [2] 研究发现与机制 - 这项联合研究揭示了折叠染色质的基本物理机制 譬如染色质的挤出和相分离 究竟是如何共同塑造了复杂的基因组三维结构等问题 [2] - 结合这些数据集生成的空间模型 使转录和复制等遗传过程能够在染色质的三维环境中得到定位 [2] 未来研究方向 - 研究团队表示 后续仍需要进一步研究 以探索这些观察到的结构如何与单个基因功能相关联 [2] - 后续研究还需探索这些成果是否能应用于对抗遗传疾病 [2]