高等生物的細(xì)胞核負(fù)責(zé)儲(chǔ)存基因組DNA，這些DNA環(huán)繞著由四種組蛋白組成的八聚體，形成碟狀的核小體結(jié)構(gòu)?；蚪MDNA以這樣的形式包裝成為染色質(zhì)，使DNA受到良好的保護(hù)。 所有控制基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控蛋白，都要結(jié)合在DNA上起作用。而染色質(zhì)的3D結(jié)構(gòu)會(huì)隨著細(xì)胞生活周期而變化，調(diào)節(jié)調(diào)控因子所能接觸到的基因。

真核生物的染色體在細(xì)胞核內(nèi)是怎樣折疊的呢？這個(gè)重要的生物學(xué)問題一直沒能得到解答。過去的生化和微觀研究顯示，間期的細(xì)胞核普遍存在染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域和環(huán)。但人們并不清楚這種組織形式有什么樣的生物學(xué)意義。

后來，研究者們開發(fā)了染色質(zhì)構(gòu)象捕獲（3C）技術(shù)。3C及其衍生技術(shù)進(jìn)一步揭示了間期細(xì)胞核內(nèi)部的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，為動(dòng)物發(fā)育和人類疾病研究提供了新的分子框架。人們發(fā)現(xiàn)染色質(zhì)折疊讓一些DNA片段彼此靠近并發(fā)生互作，他們將這樣的區(qū)域稱為拓?fù)湎嚓P(guān)結(jié)構(gòu)域TAD。研究顯示，進(jìn)化保守的TAD存在于多種不同的細(xì)胞，并且在這些細(xì)胞中保持不變。

加州大學(xué)的任兵（Bing Ren）教授在本期Molecular Cell雜志上發(fā)表文章，回顧了染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域（特別是TAD）的最新研究進(jìn)展。這篇文章詳細(xì)介紹了TAD結(jié)構(gòu)域的特點(diǎn)、功能和形成機(jī)制，還展望了這一領(lǐng)域的發(fā)展前景。任兵教授早年畢業(yè)于中國科技大學(xué)，現(xiàn)為加州大學(xué)圣地亞哥分校Ludwig癌癥研究所基因調(diào)控實(shí)驗(yàn)室主任，主要從事哺乳動(dòng)物細(xì)胞基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分析及細(xì)胞表觀遺傳學(xué)調(diào)控機(jī)制的研究。近年來在Science、Nature、Cell國際權(quán)威雜志上發(fā)表了一系列重要的研究成果。

此前有研究團(tuán)隊(duì)通過CRISPR技術(shù)發(fā)現(xiàn)，一些結(jié)構(gòu)變異會(huì)干擾染色質(zhì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使增強(qiáng)子-啟動(dòng)子互作發(fā)生異常，基因表達(dá)的時(shí)空模式發(fā)生改變，最終導(dǎo)致發(fā)育疾病。任兵教授在Cell雜志上發(fā)表文章，對(duì)上述成果進(jìn)行了點(diǎn)評(píng)。文章指出，CRISPR技術(shù)成功將染色質(zhì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與遺傳學(xué)疾病關(guān)聯(lián)起來。

莫斯科國立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在Genome Research雜志上發(fā)表文章，揭示了染色質(zhì)自組裝成TAD和inter-TAD的分子機(jī)制。這項(xiàng)研究表明，TAD是缺少活性染色質(zhì)標(biāo)簽的凝聚結(jié)構(gòu)域，由活性染色質(zhì)區(qū)域分隔。研究人員在這項(xiàng)研究的基礎(chǔ)上提出了染色質(zhì)自我組織的分子機(jī)制，希望幫助人們開發(fā)更科學(xué)的疾病治療策略。

佛羅里達(dá)州立大學(xué)的研究人員在Nature雜志上發(fā)表文章，首次鑒定了復(fù)制結(jié)構(gòu)域的邊界，明確了它們?cè)?span lang="EN-US">18種人類細(xì)胞和13種小鼠細(xì)胞中的位置。這項(xiàng)研究表明，復(fù)制結(jié)構(gòu)域邊界與TAD邊界幾乎是一對(duì)一的關(guān)系。研究人員指出，TAD結(jié)構(gòu)域是穩(wěn)定的復(fù)制時(shí)間調(diào)控單元。