基因组在生命初期已建立有序三维结构

英国医学研究理事会医学科学实验室最新研究发现，在生命最初阶段、基因尚未正式激活之前，基因组已建立起有序的三维结构。这一发现改变了科学界长期以来认为早期基因组结构“混乱无序”的看法。相关论文发表于新一期《自然·遗传学》杂志。

在胚胎发育过程中，一个关键阶段被称为“合子基因组激活”。在此之前，胚胎主要依赖母体提供的分子维持运作。科学界普遍认为，这一时期的基因组整体结构仍较为松散。而新研究表明，事实并非如此。在基因真正大规模启动之前，DNA已经开始以有序方式折叠并形成复杂结构。

研究团队开发了一种名为Pico-C的新技术，该方法能以极高分辨率描绘基因组三维结构，而且所需样本量远少于传统技术。

团队以果蝇胚胎为模型展开实验。受精后的最初几个小时里，胚胎会经历快速的细胞核分裂，在短时间内形成大量细胞。正是在这一高速发育阶段，科学家首次清晰地看到DNA如何折叠、连接，并逐渐形成稳定的结构单元。

研究发现，这些环状和折叠结构并非随机形成，而是呈现出模块化组织方式，使不同调控信号能作用于特定基因区域。换句话说，在基因真正被“打开”之前，一套空间框架已经准备就绪。

DNA在细胞核中的排列方式会影响基因能否被开启以及开启的时间，因此对胚胎正常发育至关重要。如果这一结构出现异常，可能导致发育问题甚至疾病。

与此同时，另一项同步发表于《自然·细胞生物学》的研究将类似方法应用于人类细胞。研究发现，当维持基因组三维结构的关键“锚点”被移除时，这种结构会迅速崩塌，而细胞会将其误判为病毒入侵，从而触发先天免疫反应，并引发炎症等问题。

这两项研究共同揭示了基因组三维结构在生命早期建立的重要作用，也为理解炎症及相关疾病提供了新的线索。