KAIST研究团队开发全新矩阵分解技术
首次揭示染色体间相互作用原理等成果
韩国研究团队揭示了与癌症、衰老相关的细胞核内三维基因组结构。
韩国科学技术院（KAIST）10日表示，生物工学系教授 Jung Inkyung 研究团队与首尔大学机械工学部教授 Shin Yongdae 研究团队、釜山大学教授 Choi Jungmo 研究团队开展联合研究，发现了细胞核内三维基因组结构新生的原理以及调控这一过程的介导因子。
通过对三维基因组结构的研究，人们已经了解到，细胞核内的基因组呈分层结构，不同层级结构参与多种基因表达调控。近期研究表明，三维基因组结构与癌症、衰老等多种复杂疾病中的疾病特异性基因表达密切相关。然而，以往研究大多局限于相对易于观测的染色体内相互作用。由于观测实验技术的限制，在更大尺度上的染色体间相互作用研究几乎未有进展。
研究团队利用一种称为矩阵分解方法的分析技术，从三维基因组结构数据中有效提取染色体间相互作用信息，开发出新的机器学习算法，并通过DNA成像技术对其进行了验证。
研究团队利用该分析算法提取并分析了多种细胞系的染色体间相互作用信息，观察到位于核斑（存在于细胞核内、无膜的结构体）周围的染色体间相互作用在多种细胞中普遍被保留。通过蛋白质识别碱基序列（DNA基序）分析，团队首次发现，核斑周围的染色体间相互作用由MAZ蛋白介导。同时还发现，在单细胞水平上，染色体间相互作用在不同细胞中呈现差异。研究团队提出，与既往认知不同，染色体间相互作用并非固定不变，而是通过核体与基因组区域之间的个体相互作用，以概率方式决定，从而首次阐明了染色体间相互作用的形成原理。
该研究成果于本月5日发表在国际学术期刊《核酸研究》（Nucleic Acids Research，影响因子=19.16）上。（论文题目：Probabilistic establishment of speckle-associated inter-chromosomal interactions）
此次研究揭示了此前尚不为人知的染色体间相互作用形成原理及其介导因子MAZ蛋白的作用，对于从更大尺度上厘清三维基因组结构的基本原理提供了重要线索，具有重要意义。
主导本次研究的 KAIST 硕博连读生 Joo Jaegun 表示，这是“揭示了此前因实验技术局限而一直被遮蔽的染色体间相互作用形成原理的研究”。Jung 教授也表示：“本次成果有望帮助我们理解，在依据三维基因组结构调控基因表达的研究领域，以及在癌症等疾病中频繁被报道的染色体变异成因解析等方面，核体（nuclear body）与基因组之间相互作用的重要性。”
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