新工具揭示了影响疾病的DNA结构

宾夕法尼亚大学公园-某些DNA结构的破坏-称为拓扑关联域或TAD-与疾病的发展有关，包括某些癌症。借助其新创建的算法，该算法可快速定位并帮助阐明TAD的复杂功能，一个国际研究人员团队使研究这些重要结构并帮助预防疾病变得更加容易。

宾州州立大学统计学副教授李群华说：“在您的DNA上，您具有控制基因表达的基因和调控元件，例如启动子和增强子，但两者之间可能相距甚远。”“类似于使您的衣服井井有条并可供使用的梳妆台抽屉，TAD可以将基因及其调控元件整合在一起，从而使他们能够开始基因表达的过程。”

基因表达是DNA中编码的信息产生可观察性状的过程。

根据宾夕法尼亚州立大学生物化学与分子生物学教授T. Ming Chu的Ross Hardison的说法，破坏TAD的边界会使基因暴露于错误的调控元件，并导致异常的基因表达，从而导致癌症的发生。例。

他说：“这种算法将帮助我们更好地理解这些重要结构如何起到预防疾病的作用，这可以使我们朝着寻找解决方案的方向迈出一步。”

该团队称为OnTAD的计算算法可快速识别TAD在基因组中的位置，并能够检查其内部结构，这对于理解其生物学功能至关重要。研究人员在基因组生物学中描述了他们今天(12月18日)的工作。

OnTAD是指“优化的嵌套TAD调用程序。”根据Hardison所说，DNA交互的“嵌套”或层次结构类似于城市中不同层次的组织。

他解释说：“考虑一下纽约市及其行政区，行政区内的社区以及社区内的街道位置。组织的每个层次都嵌套在较高的层次中。”“就像您更可能与同一条街道上的某人而不是另一行政区中的某人进行交互一样，DNA交互在最内层的嵌套TAD中更为频繁。这很重要，因为DNA片段之间的相互作用(例如基因和增强子)这是适当的基因调节所必需的。OnTAD算法可以快速有效地揭示DNA相互作用中的这些组织水平。”

他补充说，通过在这种DNA相互作用的层次结构视图中进行研究，他和他的同事们了解到，TAD内的DNA越紧密地盘绕，基因的表达就越好，这可能是由于更多的基因与它们的调控元件接触。

“随着我们更好地了解DNA相互作用如何在正常基因调控中发挥作用，我们将更好地发现DNA突变如何改变那些相互作用，从而导致基因表达不正确并影响癌症和其他疾病的发展。”

李说，现有的方法只专注于确定TAD的位置，很少研究TAD内部的分层组织在基因调控中的生物学功能。

除了揭示分层TAD中基因表达的增加外，OnTAD还显示分层TAD具有更活跃的表观遗传状态。表观遗传过程控制着细胞的记忆和身份。例如，确保肾细胞表现为肾细胞而不是肝细胞。

Li说：“这些结果表明OnTAD是揭示整个基因组中不同水平的DNA组织的有力工具。”“它应该促进对这个组织在基因调控中作用的更好的研究。”

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