Studiet beskriver, hvordan genomets tredimensionelle arkitektur ændres under cellecyklus

Abstrakt:

Den tredimensionelle organisation af genomet i cellekernen spiller en afgørende rolle i reguleringen af ​​genekspression og cellulære processer. I løbet af cellecyklussen gennemgår genomet dynamiske ændringer i dets arkitektur for at lette specifikke begivenheder såsom DNA-replikation og kromosomadskillelse. I denne undersøgelse giver vi en detaljeret beskrivelse af den tredimensionelle genomarkitektur gennem hele cellecyklussen ved hjælp af højopløselige billeddannelsesteknikker og beregningsmæssige analyser.

Vi begynder med at undersøge genomets organisation under interfase, perioden mellem celledelinger. Vi observerer, at genomet er opdelt i forskellige territorier, der hver indeholder specifikke kromosomer og genklynger. Disse territorier viser en høj grad af sammenblanding, hvilket tyder på et komplekst netværk af interaktioner mellem forskellige genomiske regioner.

Når cellen går ind i S-fasen, begynder DNA-replikationsprocessen, hvilket fører til dannelsen af ​​replikationsfoci. Vi observerer, at disse foci er organiseret på en ikke-tilfældig måde, med specifikke replikationsdomæner, der udviser præferenceinteraktioner med hinanden. Dette arrangement sikrer en effektiv og koordineret replikation af hele genomet.

Under mitose kondenserer de duplikerede kromosomer og justerer sig ved metafasepladen. Vi bruger superopløsningsbilleddannelse til at afsløre de komplicerede strukturelle detaljer af de mitotiske kromosomer, herunder organiseringen af ​​centromerer, telomerer og cohesinkomplekser. Vores analyser giver indsigt i de mekanismer, der ligger til grund for kromosomsegregering og trofast nedarvning af genetisk materiale.

Endelig undersøger vi den tredimensionelle genomarkitektur under G1- og G2-faserne af cellecyklussen. Vi finder ud af, at genomet gennemgår en gradvis reorganisering, der går fra den mitotiske tilstand tilbage til interfasekonfigurationen. Denne dynamiske proces involverer adskillelse af mitotiske strukturer og genetablering af interfase-kromosomterritorier.

Som konklusion giver vores undersøgelse en omfattende forståelse af den tredimensionelle genomarkitektur gennem hele cellecyklussen. De observerede ændringer i genomets organisation fremhæver samspillet mellem nuklear arkitektur og cellulære processer, hvilket bidrager til vores viden om genomregulering og cellecyklusprogression.