摘要：
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人类基因组由46条染色体组成，每条染色体的长度约为1000万到2亿个碱基对，是DNA双螺旋结构的基础。即使在细胞分裂期的间期，染色体仍然紧紧地包裹在细胞核中。在每条染色体上，称为核小体的规则结构单元对应于缠绕在八个组蛋白分子周围的146个碱基对的DNA链。直到最近，除了核小体之外，没有其他的规则结构。
由于新兴的基于基因组学的技术Hi-C(高通量染色体构象捕获)，研究人员现在知道在兆碱基规模上存在规则的结构单元，涉及数百万个碱基对。现在普遍认为，哺乳动物的染色体是由称为拓扑相关域(TAD)的兆碱基大小的球形单元组成的，这些拓扑相关域由边界分开，可能呈珠子的形式。此外，多个tad被组装以形成所谓的A和B亚核室。
含有许多活性基因的TAD形成一个区室，而含有很少或没有活性基因的TAD形成一个区室b。
一般认为TAD是一个稳定的染色体单位，它们的边界位置在细胞类型之间不会改变。相比之下，A/B隔室的组织在细胞类型之间是不同的，这意味着它们之间的边界在分化过程中会发生变化。然而，没有人观察到A/B区室的变化。
现在，RIKEN生物系统动力学研究中心的科学家们观察到了小鼠胚胎干细胞分化过程中A/B区室的详细变化。(教育、科学和文化事务部).他们发现许多基因组区域可以从A区到B区转换，反之亦然。有趣的是，这些基因组区域与那些从早期到晚期改变其复制时间(基因组DNA复制的时间序列)的区域密切相关，反之亦然。
A区室到B区室的变化伴随着从核内到核外的移动和基因的抑制，而B区室到A区室的变化伴随着从核外到核内的移动和基因的激活。这些结果强烈表明，A/B区室的变化代表了染色体部分在三维核空间中的物理运动，并伴随着基因表达和复制时间的变化。
关于染色体的物理运动与基因表达和复制时机的变化之间的时间关系，研究小组发现，从B到A的基因组区域在基因激活前一两天明显如此。复制时间从晚到早。这提出了一个有趣的可能性，即区室的变化可能是基因激活和复制时间变化的先决条件。
研究小组继续描述了改变A/B区室的基因组区域的特征。发现隔室的变化主要是由于A/B隔室边界的变化，而新隔室(如A隔室在B隔室中，反之亦然)的出现并不多见。因为隔间边界对应于TAD边界的子集，他们观察了多少TAD改变了隔间，发现大多数改变影响了单个TAD。
重要的是，这种单一TAD水平的区室转换通过单细胞Repli-seq方法在单细胞中得到证实，该方法是研究小组最近开发的，用于分析单细胞全基因组中DNA复制的调控(请注意，复制时机与A/B间隔非常相关)。研究小组还发现，在分化的细胞群体中，A/B区室的分布逐渐但均匀地变化，细胞瞬时类似于上皮细胞衍生的干细胞(EpiSC)，这是与ESC相比的干细胞的高级形式。
总的来说，团队的研究结果表明，A/B隔间的变化主要是通过将面向A/B隔间接口的单个TAD重新定位到对面的隔间来实现的。该小组的负责人Hiratani说：“这些隔室切换事件的累积可能反映或代表了分化状态的变化，例如从ESC到EpiSC的变化。”
因此，发表在《自然遗传学》上的研究解释了染色体在细胞分化过程中如何发生结构变化。根据Hiratani的说法，“我们的研究首次明确证明了染色体构象的变化先于基于DNA的交易(如基因表达和DNA复制时间)的变化。有趣的是，染色体构象的变化是在单个TAD的水平上调控的。我渴望探索这种单个TAD级别的染色体调控的基础，并拥有根据之前的染色体结构变化预测DNA交易的可能性。”
标签：染色体
