遺伝子制御の前人未到の視点:MITがゲノムの立体構造を従来の100倍の解像度で解析する新技術を開発。(An unprecedented view of gene regulation:MIT engineers’ new technique analyzes the 3D organization of the genome at a resolution 100 times higher than before)

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2023-05-08 マサチューセッツ工科大学(MIT)

◆研究者らは、ヒトゲノムが、細胞内のある時点でどの遺伝子が発現されるかを制御する調節領域の大部分でできており、これらの調節要素は、ターゲット遺伝子の近くにある場合または2百万個の塩基対離れた場所にあることがあることを示しました。
◆MITの研究者らは、新しい技術を使って、これらの相互作用を以前より100倍高い分解能でマッピングできることを示しました。これにより、遺伝子とその調節要素の相互作用を低コストで解明できる可能性があり、疾患の発症と治療方法を理解する上で重要な役割を果たすことができると考えられます。

<関連情報>

リージョン・キャプチャーMicro-Cにより、エンハンサーとプロモーターが入れ子状になったマイクロコンパートメントに合体していることが明らかになった Region Capture Micro-C reveals coalescence of enhancers and promoters into nested microcompartments

Viraat Y. Goel,Miles K. Huseyin & Anders S. Hansen
Nature Genetics  Published:08 May 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41588-023-01391-1

遺伝子制御の前人未到の視点:MITがゲノムの立体構造を従来の100倍の解像度で解析する新技術を開発。(An unprecedented view of gene regulation:MIT engineers’ new technique analyzes the 3D organization of the genome at a resolution 100 times higher than before)

Abstract

Although enhancers are central regulators of mammalian gene expression, the mechanisms underlying enhancer–promoter (E-P) interactions remain unclear. Chromosome conformation capture (3C) methods effectively capture large-scale three-dimensional (3D) genome structure but struggle to achieve the depth necessary to resolve fine-scale E-P interactions. Here, we develop Region Capture Micro-C (RCMC) by combining micrococcal nuclease (MNase)-based 3C with a tiling region-capture approach and generate the deepest 3D genome maps reported with only modest sequencing. By applying RCMC in mouse embryonic stem cells and reaching the genome-wide equivalent of ~317 billion unique contacts, RCMC reveals previously unresolvable patterns of highly nested and focal 3D interactions, which we term microcompartments. Microcompartments frequently connect enhancers and promoters, and although loss of loop extrusion and inhibition of transcription disrupts some microcompartments, most are largely unaffected. We therefore propose that many E-P interactions form through a compartmentalization mechanism, which may partially explain why acute cohesin depletion only modestly affects global gene expression.

細胞遺伝子工学
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