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새로운 기술은 DNA 미스터리를 푸는 데 도움이 될 수 있습니다

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DNA 기술 개념

과학자들은 Pore-C라는 새로운 기술의 도움으로 수천만 개의 3차원 궤적 그룹을 조사할 수 있었습니다.

인간 게놈의 내부 작용은 코넬이 개발한 새로운 기술을 통해 밝혀질 수 있다.

Oxford Nanopore Technologies, Weill Cornell Medicine 및 New York Genome Center의 연구원들은 인간의 3차원 구조를 평가하는 새로운 기술을 개발했습니다.

“3차원 게놈 구조를 알면 연구자들이 게놈이 어떻게 기능하는지, 특히 그것이 어떻게 다른 세포 정체성을 암호화하는지 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것”이라고 수석 저자인 Dr. Marcin Imieliński, Weill Cornell Medicine의 병리학 및 실험실 의학 및 컴퓨터 유전체학 부교수이자 New York Genome Center의 핵심 멤버입니다. “우리가 게놈 구조를 연구해야 했던 방식은 우리에게 놀라운 통찰력을 제공했지만 핵심적인 한계도 있었습니다.”라고 그는 말했습니다.

예를 들어, 게놈의 3차원 구조를 조사하는 이전 기술을 통해 연구자들은 게놈의 물리적 위치 또는 두 유전자좌가 서로 상호작용하는 빈도를 조사할 수 있었습니다. 전통적으로 인핸서와 프로모터로 알려진 한 쌍의 유전자좌(유전자 발현을 제어하기 위해 서로 상호작용하는 게놈의 구성요소)가 발견되었습니다.

이러한 쌍에 대한 정보는 게놈 구조와 기능에 대한 불완전한 통찰력을 제공합니다. 예를 들어, 게놈이 간, 폐 또는 상피 세포와 같은 특정 세포 정체성을 인코딩하는 방법과 접는 패턴을 연결하는 것은 어렵다고 Dr. 영국 정밀 의학 연구소(Englander Institute for Precision Medicine) 및 웨일 코넬 의학(Weill Cornell Medicine)의 산드라 및 에드워드 마이어 암 센터(Sandra and Edward Meyer Cancer Center)의 회원이기도 한 Imieliński. 과학자들은 이 접힘이 유전자 발현에 영향을 미친다는 이론을 세웠다. “그러나 특히 DNA 구조에서 세포 유형이 암호화되는 방식은 미스터리였습니다.”라고 그는 말했습니다.

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박사 최근 Tri-Institutional Ph.D.를 졸업한 제1저자인 Aditya Deshpande가 포함된 Imieliski와 그의 연구팀. 박사에서 근무한 컴퓨터 생물학 및 의학 프로그램 Imieliski의 연구실은 단순한 쌍이 아닌 유전자좌 그룹을 연구할 수 있는 새로운 게놈 전체 분석 및 알고리즘을 만들었습니다.

그들은 3차원 게놈 구조를 평가하기 위해 DNA와 단백질의 조합을 평가하는 표준 접근 방식인 Hi-C(염색질 형태 캡처)를 나노포어 시퀀싱 또는 DNA 분자의 길고 연속적인 가닥에 대한 고처리량 시퀀싱에 적용했습니다. Pore-C라는 새로운 테스트를 통해 연구자들은 수천만 개의 3차원 궤적 클러스터를 조사할 수 있었습니다.

그들은 또한 유전자 발현에 영향을 미치기 위해 협력적으로 상호 작용하는지 여부에 따라 어떤 유전자좌 그룹이 중요한지 결정하기 위한 통계적 방법을 개발했습니다. “게놈의 많은 3차원 상호작용은 중요하지 않습니다.” Imieliński가 말했습니다. “우리의 분석 방법은 게놈 기능에 중요할 가능성이 있는 그룹 상호 작용의 우선 순위를 지정하는 데 도움이 됩니다.” 이 연구의 주요 발견으로 연구자들은 DNA 요소의 가장 중요한 협력적 그룹화가 세포 정체성과 관련된 유전자 주변에서 발생한다는 것을 발견했습니다.

미래의 실험은 게놈 구성 요소의 특정 그룹이 세포 정체성의 다양한 측면에 필수적인지 탐구할 것입니다. 새로운 기술은 또한 연구자들이 미성숙한 신체의 마스터 세포인 줄기 세포가 다른 세포 유형으로 분화하는 방법을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

또한 연구자들은 암세포의 이상을 더 잘 이해할 수 있습니다. “미래에 이 기술은 암 세포 게놈이 어떻게 재배열되는지, 그리고 이러한 재배열이 어떻게 암이 성장하고 퍼질 수 있도록 하는 변경된 세포 정체성을 유도하는지 이해하는 데 정말 도움이 될 것입니다.” Imieliński가 말했습니다.

참고 문헌: Aditya S. Deshpande, Netha Ulahannan, Matthew Pendleton, Xiaoguang Dai, Lynn Ly, Julie M. Behr, Stefan Schwenk, Will Liao, Michael A의 “게놈 규모 나노포어 연쇄체 시퀀싱에서 시너지적 고차 3D 염색질 구조 식별” Augello, Carly Tyer, Priyesh Rughani, Sarah Kudman, Huasong Tian, ​​Hannah G. Otis, Emily Adney, David Wilkes, Juan Miguel Mosquera, Christopher E. Barbieri, Ari Melnick, David Stoddart, Daniel J. Turner, Sissel Juul, Eoghan Harrington 및 Marcin Imieliński, 2022년 5월 30일, 자연생명공학.
DOI: 10.1038/s41587-022-01289-z

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