.100x Resolution: MIT’s Unprecedented View of Gene Regulation
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.100x Resolution: MIT’s Unprecedented View of Gene Regulation
100x 해상도: 유전자 조절에 대한 MIT의 전례 없는 관점
주제:후성유전학유전학게놈와 함께인기 있는 Anne TRAFTON, MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY 2023년 5월 8일 3D DNA 분자 유전학
MIT 연구원들은 이전보다 100배 더 높은 해상도로 인간 게놈의 3D 구조를 매핑하는 새로운 기술을 개발하여 이전에 볼 수 없었던 인핸서와 프로모터 사이의 상호 작용을 관찰할 수 있게 되었습니다. RCMC(Region Capture Micro-C)라는 방법을 사용하여 팀은 고해상도 3D 게놈 지도 생성 비용을 크게 줄였습니다.
이 기술을 통해 과학자들은 관심 있는 특정 게놈 세그먼트에 집중할 수 있으며 연구자들이 어떻게 유전병이 발생하는지 이해하고 잠재적으로 새로운 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다. MIT 엔지니어의 새로운 기술은 이전보다 100배 더 높은 해상도로 게놈의 3D 구성을 분석합니다. MIT의 연구원들은 적은 비용으로 100배 더 높은 해상도로 인간 게놈의 3D 구조를 매핑하는 RCMC(Region Capture Micro-C)라는 방법을 개발하여 이전에 볼 수 없었던 유전자 상호 작용을 밝히고 유전병에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.
인간 게놈의 대부분은 세포 내에서 주어진 시간에 어떤 유전자가 발현되는지를 제어하는 조절 영역으로 구성됩니다. 이러한 조절 요소는 표적 유전자 근처에 위치하거나 표적에서 최대 2백만 염기쌍 떨어져 있을 수 있습니다.
이러한 상호 작용을 가능하게 하기 위해 게놈은 먼 지역을 서로 가깝게 만드는 3D 구조에서 루프를 이룹니다. 새로운 기술을 사용하여 MIT 연구원들은 이전에 가능했던 것보다 100배 더 높은 해상도로 이러한 상호 작용을 매핑할 수 있음을 보여주었습니다. "이 방법을 사용하여 지금까지 생성된 것 중 가장 높은 해상도의 3D 게놈 지도를 생성하고 이전에는 볼 수 없었던 인핸서와 프로모터 간의 많은 상호 작용을 볼 수 있습니다."라고 Anders Sejr Hansen은 말합니다. Underwood-Prescott 경력 개발 MIT의 생물 공학 조교수이자 연구의 선임 저자입니다.
"고해상도로 3D 구조의 새로운 레이어를 공개할 수 있게 되어 기쁩니다."
유전자 조절에 대한 전례 없는 견해 "이 방법을 사용하여 지금까지 생성된 것 중 가장 높은 해상도의 3D 게놈 지도를 생성하고 이전에는 볼 수 없었던 인핸서와 프로모터 간의 많은 상호 작용을 볼 수 있습니다."라고 Anders Sejr Hansen은 말합니다. Underwood-Prescott 경력 개발 MIT 생명 공학과 조교수. 크레딧: Melanie Gonick/MIT
연구진의 발견은 많은 유전자가 수십 가지의 다른 조절 요소와 상호 작용한다는 것을 시사하지만, 그러한 상호 작용 중 어떤 것이 주어진 유전자의 조절에 가장 중요한지 결정하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다. "연구원들은 이제 유전자와 조절자 사이의 상호작용을 저렴하게 연구할 수 있으며, 우리뿐만 아니라 이미 우리 방법에 관심을 표명한 수십 개의 실험실에도 가능성의 세계를 열었습니다."라고 MIT 대학원생이자 논문의 주 저자.
"우리는 유전자 조절을 주도하는 메커니즘을 풀도록 도와주는 도구를 연구 커뮤니티에 제공하게 되어 기쁩니다." MIT 박사후 연구원인 Miles Huseyin은 Nature Genetics 저널에 오늘(2023년 5월 8일) 게재된 논문의 주 저자이기도 합니다 . 고해상도 매핑 과학자들은 게놈의 절반 이상이 유전자를 제어하는 조절 요소로 구성되어 있으며, 이는 게놈의 약 2%에 불과하다고 추정합니다. 유전적 변이와 특정 질병을 연결하는 게놈 차원의 연관 연구는 이러한 조절 영역에 나타나는 많은 변이를 확인했습니다.
이러한 조절 요소가 상호 작용하는 유전자를 결정하면 연구원이 이러한 질병이 어떻게 발생하고 잠재적으로 치료 방법을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 상호 작용을 발견하려면 염색체가 핵에 채워질 때 게놈의 어떤 부분이 서로 상호 작용하는지 매핑해야 합니다. 염색체는 뉴클레오솜(뉴클레오솜)이라는 구조적 단위로 구성되어 있습니다. DNA 가닥은 단백질 주위에 단단히 감겨 있어 염색체가 핵의 작은 경계 내에 맞도록 도와줍니다.
마일즈 후세인과 비라트 고엘 왼쪽부터: 연구원 Miles Huseyin 및 Viraat Goel. 크레딧: Melanie Gonick/MIT
10년 전에 MIT의 연구원을 포함한 팀은 Hi-C 라는 방법을 개발 했는데, 이 방법은 게놈이 매듭을 피하면서 세포가 DNA를 단단히 포장할 수 있는 "프랙탈 소구체"로 구성되어 있음을 밝혔습니다. 이 구조는 또한 필요할 때 DNA가 쉽게 펼쳐지고 다시 접힐 수 있도록 합니다. Hi-C를 수행하기 위해 연구자들은 제한 효소를 사용하여 게놈을 많은 작은 조각으로 자르고 세포 핵 내의 3D 공간에서 서로 가까이 있는 조각을 생화학적으로 연결합니다. 그런 다음 증폭하고 시퀀싱하여 상호 작용하는 조각의 정체성을 결정합니다.
Hi-C는 게놈의 전반적인 3D 구성에 대해 많은 것을 밝혀내지만, 유전자와 인핸서와 같은 조절 요소 사이의 특정 상호 작용을 찾아내는 데는 한계가 있습니다. 인핸서는 전사가 시작되는 부위인 유전자의 프로모터에 결합하여 유전자의 전사를 활성화하는 데 도움이 되는 짧은 DNA 서열입니다. 이러한 상호 작용을 찾는 데 필요한 해상도를 달성하기 위해 MIT 팀은 Stanley Hsieh와 Oliver Rando가 이끄는 매사추세츠 대학교 의과 대학의 연구원이 발명한 Micro-C라는 최신 기술을 기반으로 했습니다. Micro-C는 2015년 발아 효모에 처음 적용되었으며 , 이후 2019년과 2020년에 Hansen, Hsieh, Rando 등 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스 와 UMass 의과대학의 연구원들이 3개의 논문 에서 포유류 세포에 적용했습니다 .
Micro-C는 micrococcal nuclease로 알려진 효소를 사용하여 게놈을 절단함으로써 Hi-C보다 높은 분해능을 달성합니다. Hi-C의 제한 효소는 무작위로 분포된 특정 DNA 서열에서만 게놈을 절단하여 다양하고 큰 크기의 DNA 단편을 생성합니다. 대조적으로, micrococcal nuclease는 게놈을 150~200개의 DNA 염기쌍을 포함하는 뉴클레오솜 크기의 단편으로 균일하게 절단합니다.
이러한 작은 조각의 균일성은 Micro-C에 Hi-C보다 우수한 분해능을 부여합니다. 그러나 Micro-C는 전체 게놈을 조사하기 때문에 이 접근 방식은 여전히 연구자들이 보고자 하는 상호 작용 유형을 식별할 만큼 충분히 높은 해상도를 달성하지 못합니다.
예를 들어, 100개의 서로 다른 게놈 사이트가 서로 어떻게 상호 작용하는지 살펴보려면 최소 100에 100을 곱한 10,000을 시퀀싱해야 합니다. 인간 게놈은 매우 크고 뉴클레오솜 해상도에서 약 2,200만 개의 사이트를 포함합니다. 따라서 전체 인간 게놈의 Micro-C 매핑에는 최소 2200만 x 2200만 시퀀싱 읽기가 필요하며 비용은 10억 달러 이상입니다. 비용을 낮추기 위해 팀은 게놈의 상호 작용에 대해 보다 표적화된 시퀀싱을 수행하여 관심 있는 유전자를 포함하는 게놈 세그먼트에 집중할 수 있는 방법을 고안했습니다. 수백만 염기쌍에 걸친 영역에 집중함으로써 가능한 게놈 사이트의 수는 천 배 감소하고 시퀀싱 비용은 약 $1,000로 백만 배 감소합니다.
따라서 RCMC(Region Capture Micro-C)라고 하는 새로운 방법은 적은 비용으로 다른 게시된 기술보다 100배 더 풍부한 정보가 있는 지도를 저렴하게 생성할 수 있습니다. “이제 우리는 매우 저렴한 방식으로 초고해상도 3D 게놈 구조 지도를 얻을 수 있는 방법을 갖게 되었습니다. 이전에는 고해상도를 얻으려면 수십억 달러는 아니더라도 수백만 달러가 필요했기 때문에 재정적으로 접근하기가 매우 어려웠습니다.”라고 Hansen은 말합니다. "한 가지 제한 사항은 전체 게놈을 얻을 수 없기 때문에 관심 있는 지역을 대략적으로 알아야 하지만 매우 저렴한 비용으로 매우 높은 해상도를 얻을 수 있다는 것입니다." 많은 상호 작용 이 연구에서 연구원들은 수십만에서 약 200만 염기쌍까지 크기가 다른 5개 영역에 집중했으며, 이전 연구에서 밝혀진 흥미로운 특징으로 인해 선택했습니다.
여기에는 배아 발달 동안 조직 형성에 핵심적인 역할을 하는 Sox2라는 특성이 잘 알려진 유전자가 포함됩니다. 관심 있는 DNA 세그먼트를 포착하고 시퀀싱한 후 연구원들은 Sox2와 상호 작용하는 많은 인핸서뿐만 아니라 이전에는 볼 수 없었던 인근 유전자와 인핸서 간의 상호 작용을 발견했습니다. 다른 지역, 특히 유전자와 인핸서로 가득 찬 지역에서는 일부 유전자가 50개나 되는 다른 DNA 세그먼트와 상호작용하고 평균적으로 각 상호작용 사이트는 약 25개의 다른 DNA 세그먼트와 접촉했습니다. "사람들은 이전에 한 비트의 DNA에서 여러 상호 작용을 보았지만 일반적으로 두세 개 정도이므로 이러한 많은 것을 보는 것은 차이 측면에서 상당히 중요했습니다."라고 Huseyin은 말합니다.
그러나 연구원의 기술은 이러한 모든 상호 작용이 동시에 발생하는지 또는 다른 시간에 발생하는지 또는 이러한 상호 작용 중 가장 중요한 상호 작용이 무엇인지 밝히지 않습니다. 연구원들은 또한 DNA가 이러한 상호 작용을 용이하게 하는 중첩된 "마이크로 컴파트먼트"로 감겨 있는 것처럼 보이지만 마이크로 컴파트먼트가 어떻게 형성되는지 결정할 수 없었습니다. 연구원들은 기본 메커니즘에 대한 추가 연구가 유전자가 어떻게 조절되는지에 대한 근본적인 질문을 밝힐 수 있기를 희망합니다. Goel은 "우리는 현재 이러한 미세 구획의 원인이 무엇인지 알지 못하고 이러한 모든 공개 질문이 있지만 최소한 이러한 질문을 정말 엄격하게 할 수 있는 도구를 가지고 있습니다."라고 말했습니다. 이러한 질문을 추구하는 것 외에도 MIT 팀은 Boston Children's Hospital의 연구원들과 협력하여 이러한 유형의 분석을 게놈 전체 연관 연구에서 혈액 장애와 연결된 게놈 영역에 적용할 계획입니다. 그들은 또한 대사 장애와 관련된 변이체를 연구하기 위해 하버드 의과 대학의 연구원들과 협력하고 있습니다.
참조: "Region Capture Micro-C는 인핸서와 프로모터가 중첩된 마이크로컴파트먼트로 합쳐지는 것을 보여줍니다." 2023년 5월 8일, Nature Genetics . DOI: 10.1038/s41588-023-01391-1 이 연구는 국립 암 연구소, 국립 보건원 , 국립 과학 재단, 솔로몬 부흐스바움 연구 지원 위원회 상, 코흐 연구소 프론티어 연구 기금, NIH 펠로우십 및 엠보 펠로우쉽.
https://scitechdaily.com/100x-resolution-mits-unprecedented-view-of-gene-regulation/
.Astronomers claim to have solved mystery of the runaway supermassive black hole
천문학자들은 폭주 초대질량 블랙홀의 수수께끼를 풀었다고 주장합니다
카나리아 제도 천체 물리학 연구소 위: 허블 우주 망원경으로 관측한 물체의 이미지. 스펙트럼의 자외선 부분에서 방출을 보여줍니다. 중간: 팽대부가 없고 가장자리에서 관찰된 국부 은하의 자외선 이미지(IC 5249). 유사점은 분명합니다. 아래: 스펙트럼의 보이는 부분에서 관찰된 동일한 은하 IC 5249. 세 이미지의 공간 스케일은 동일합니다. 크레딧: ESA/허블 MAY 9, 2023
-80억년 전에 형성되어 최근 허블 우주 망원경에 의해 발견된 신비한 별들의 흔적은 많은 연구 그룹에게 도전 과제였습니다. 그것의 크기는 은하수와 비슷하며, 이 매우 길고 좁은 구조는 그 기원에 대한 몇 가지 설명을 불러일으켰습니다. 논쟁의 여지가 있는 초기 가설에 따르면, 이 별들의 흔적은 거대한 가스 구름을 통해 초대질량 블랙홀이 통과한 결과일 수 있습니다.
-이 아이디어는 많은 복잡한 예외 상황이 필요하기 때문에 천문학계의 상상력을 빠르게 자극했습니다. 이러한 이유로 몇몇 과학 팀은 관측을 설명할 수 있는 다양하고 덜 이국적인 시나리오를 계속 탐색했습니다. Astronomy & Astrophysics 에 발표된 최근 연구에서 Instituto de Astrofísica de Canarias(IAC)의 연구원들은 이 특이한 별 구조가 가장자리에서 볼 수 있는 돌출부가 없는 은하로 해석될 수 있다는 결론에 도달했습니다.
-얇거나 평평한 은하 라고도 불리는 이 유형의 은하들은 상대적으로 흔합니다. "별의 움직임, 크기 및 양은 지역 우주 내의 은하계에서 관찰된 것과 일치합니다."라고 이 기사의 첫 번째 저자인 IAC 연구원인 Jorge Sanchez Almeida는 설명합니다. "이 미스터리에 대한 해결책을 찾은 것은 다행입니다. 새로 제안된 시나리오는 훨씬 더 간단합니다. 어떤 의미에서는 안타까운 일이기도 합니다. 탈출하는 블랙홀 의 존재가 예상되기 때문입니다 .
관찰했다." 은하의 관점에서 해석의 가설을 뒷받침하기 위해 팀은 신비한 구조를 팽창이 없는 잘 알려진 국부 은하인 IC5249와 비슷한 질량의 별을 가진 IC5249와 비교했고 놀라운 일치를 발견했습니다. 논문 공저자인 IAC 연구원 미레이아 몬테스(Mireia Montes)는 "이 먼 별 구조의 속도를 분석했을 때 은하의 회전에서 얻은 속도와 매우 유사하다는 사실을 깨달았다. 우리는 훨씬 더 가까운 은하를 비교하기로 결정했고, 그들이 매우 유사하다는 것을 발견했습니다."
연구에 참여한 IAC 연구원 Ignacio Trujillo는 "우리는 또한 가정된 은하의 질량과 최대 회전 속도 사이의 관계를 조사했으며 실제로 은하처럼 행동하는 은하임을 발견했습니다."라고 말했습니다. "대부분의 은하가 더 작은 지구에서 매우 먼 거리에 있는 상당히 큰 은하이기 때문에 흥미로운 물체입니다."라고 그는 덧붙입니다. 다가오는 관찰을 통해 이 개체를 더 자세히 연구할 수 있습니다.
추가 정보: Jorge Sánchez Almeida 외, 초대질량 블랙홀 후류 또는 bulgeless edge-on galaxy?, Astronomy & Astrophysics (2023). DOI: 10.1051/0004-6361/202346430 저널 정보: Astronomy & Astrophysics Instituto de Astrofísica de Canarias 제공
https://phys.org/news/2023-05-astronomers-mystery-runaway-supermassive-black.html
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메모 2305101920 나의 사고실험 oms 스토리텔링
초기우주의 우주는 무엇이 지배했을까? 블랙홀이다. 우주크기에 비례된 qoms.2vix.a(n!)의 포물경 구조를 가진 것이다.
80억년전 크기는 은하수와 비슷하며, 이 매우 길고 좁은 구조는 그 기원에 대한 몇 가지 설명을 불러일으켰다. 이 별들의 흔적은 거대한 가스 구름을 통해 초대질량 블랙홀이 통과한 결과일 수 있다.
- The trail of mysterious stars formed 8 billion years ago and recently discovered by the Hubble Space Telescope has been a challenge for many research groups. Its size is comparable to that of the Milky Way, and this extraordinarily long and narrow structure has given rise to several explanations for its origin. According to a controversial early hypothesis, these stellar trails could be the result of supermassive black holes passing through massive gas clouds.
- This idea quickly sparked the imagination of astronomers, as it requires many complex exceptions. For this reason, several scientific teams have continued to explore different, less exotic scenarios that could explain the observations. In a recent study published in Astronomy & Astrophysics, researchers from the Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) came to the conclusion that this unusual star structure could be interpreted as a galaxy with no bulges visible at its edges.
- Also called thin or flat galaxies, these types of galaxies are relatively common. "The motion, size, and quantity of the stars are consistent with those observed in galaxies within the local universe," explains IAC researcher Jorge Sanchez Almeida, first author of this article. “It is fortunate that we have found a solution to this mystery. The newly proposed scenario is much simpler.
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memo 2305101920 my thought experiment oms storytelling
What dominated the universe in the early universe? It is a black hole. It has a parabolic structure of qoms.2vix.a(n!) proportional to the size of the universe.
Eight billion years ago, about the size of the Milky Way, this very long and narrow structure has given rise to several explanations for its origin. These stellar trails could be the result of supermassive black holes passing through massive gas clouds.
Samplea.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sampleb. qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample b.poms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
Samplec.oss (standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
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