核物理：成像到细胞心脏

坐落在每个细胞核的深处似乎是个魔术：将六英尺长的DNA包装到一个很小的空间中，该空间是人发宽度的50倍。就像一长串细细的遗传意大利面条一样，将整个人体的DNA蓝图折叠并压实成称为染色体的结构，以适合该空间。

也装在核中的是称为核体的结构，它们是像细胞机械一样起作用的蛋白质。好像DNA和核小体不足以容纳一个立方微米的体积一样，RNA链(将被翻译成蛋白质)也塞满了整个核。

核的三维空间组织很重要;它在各个细胞之间变化，并可能导致细胞状态的差异，例如脑细胞与肌肉细胞的表型。

现在，加州理工学院的研究人员已经开发出一种对细胞核进行成像的新技术，包括其DNA，RNA和蛋白质。这项名为seqFISH +的新技术使研究小组能够就核的组织如何影响细胞功能做出多个新发现。

在《自然》杂志上发表了一篇在生物学和生物工程学教授龙彩实验室进行的有关这项研究 的论文 。蔡先生是加州理工大学天桥大学和克里斯西·陈神经科学研究所的附属教师。

其他最近开发的技术可以确定哪些基因在细胞中处于活跃状态以及处于何种水平，但是seqFISH +的优势在于，它实际上可以高分辨率看到完整的核结构。尽管以前的成像技术可以说明染色体的组织，但它们不能同时对DNA，RNA和蛋白质进行大规模成像。seqFISH +整合了这些现有技术的优势，以全面了解细胞核中正在发生的事情。

蔡说：“细胞染色体的结构及其DNA的折叠方式会影响基因的表达和调控。” 许多染色体研究是通过平均许多细胞来完成的，但是不同细胞之间的基因表达却有所不同。我们确实需要一种方法来查看单个单元格中的结构。”

“ seqFISH +有许多可能的应用。例如，它可以用来回答诸如癌细胞核看起来与健康细胞核一样的问题。” “我们可以使用seqFISH +对完整组织中的细胞核进行成像，而不必将其分解成单个细胞。”

确实，如《自然》杂志中所述 ，seqFISH +已经提供了有关核结构的见解。由研究生Yodai Takei领导的团队提出了一些新的主要发现。

首先，研究小组发现基因组的某些片段位于核体结构的表面。研究表明，这些区域不是随机的。与核体的空间邻近性以确定性方式发生，这意味着核体可以充当基因组的“支架”。其次，研究小组发现，DNA与核体之间的这些接口与先前关于ChIP-seq的发现有关，该发现是由ChIP-seq发现的，该技术是由 Bren的Barbara Wold(PhD '78)的Caltech实验室开发的 分子生物学教授。

最后，研究小组报告说，不同细胞之间的核态非常异质(比以前意识到的还要多)，为今后的研究提供了方向。

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