熱刺激是細(xì)胞經(jīng)常面對(duì)的環(huán)境刺激，熱刺激反應(yīng)是所有細(xì)胞普遍具有的刺激反應(yīng)機(jī)制。熱刺激誘導(dǎo)的廣泛的轉(zhuǎn)錄調(diào)控是熱刺激反應(yīng)的重要組成部分。近年來(lái)，科學(xué)家從表觀遺傳學(xué)的各層面對(duì)其機(jī)制開(kāi)展了研究。當(dāng)前，針對(duì)染色質(zhì)空間構(gòu)象這一重要的表觀遺傳學(xué)層次，是否在熱刺激反應(yīng)中發(fā)揮作用以及可能的具體作用形式存在爭(zhēng)議。此外，針對(duì)動(dòng)物細(xì)胞熱刺激反應(yīng)模式的研究普遍采用急性刺激（刺激時(shí)長(zhǎng)普遍在1小時(shí)內(nèi)），對(duì)慢性刺激的研究較為欠缺。

近日，中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所（國(guó)家生物信息中心）張治華課題組在Genome Research上，在線發(fā)表了題為Cell cycle arrest explains the observed bulk 3D genomic alterations in response to long-term heat shock in K562 cells的研究成果，探討了上述問(wèn)題。該研究以常見(jiàn)的人類(lèi)K562細(xì)胞系為實(shí)驗(yàn)材料，使用Hi-C和ATAC-seq等技術(shù)測(cè)定了其在急性和慢性熱刺激反應(yīng)前后的染色質(zhì)空間構(gòu)象和開(kāi)放性圖譜。研究對(duì)比發(fā)現(xiàn)，熱刺激反應(yīng)中細(xì)胞染色質(zhì)空間構(gòu)象和開(kāi)放性水平的變化模式與細(xì)胞周期中G1/S時(shí)期向G2/M時(shí)期遷移時(shí)的變化模式有高度相似性。這一促使科研人員進(jìn)一步探究熱刺激反應(yīng)中的結(jié)構(gòu)變化與細(xì)胞周期的關(guān)系。研究通過(guò)流式細(xì)胞分選證實(shí)了K562細(xì)胞熱刺激反應(yīng)中存在細(xì)胞周期于G2/M時(shí)期的阻滯，同時(shí)測(cè)得位于G1/S和G2/M時(shí)期的細(xì)胞染色質(zhì)構(gòu)象均在熱刺激反應(yīng)全過(guò)程中維持穩(wěn)定。最后，研究以G1/S和G2/M時(shí)期細(xì)胞染色質(zhì)構(gòu)象為組份、細(xì)胞集群的染色質(zhì)構(gòu)象為目標(biāo)的解卷積運(yùn)算證明了此細(xì)胞周期阻滯引起的細(xì)胞組份改變本身足以解釋測(cè)得的細(xì)胞集群在熱刺激反應(yīng)過(guò)程中染色質(zhì)構(gòu)象的改變。

本研究提出的細(xì)胞周期阻滯在解釋K562細(xì)胞熱刺激反應(yīng)中染色質(zhì)構(gòu)象變化所起的關(guān)鍵作用，有助于彌合關(guān)于熱刺激反應(yīng)中染色質(zhì)空間構(gòu)象調(diào)控模式的爭(zhēng)論，并有助于增進(jìn)科學(xué)家對(duì)染色質(zhì)空間構(gòu)象在廣泛且迅速的基因表達(dá)調(diào)控中所起作用的認(rèn)識(shí)。

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細(xì)胞周期阻滯解釋K562細(xì)胞熱刺激反應(yīng)中染色質(zhì)空間構(gòu)象的變化

來(lái)源： 北京基因組研究所