钓的洞察力

遗传学家刚一副新的眼镜。

通过改善一个名为鱼的成像技术,他们已经使人们有可能比以往更详细地查看遗传物质。

一个修改实现超分辨率成像。其他可以区分母亲和父亲的染色体。

研究人员已经开始看到承诺帮助他们更好地了解DNA被打包成染色体,结构与健康和疾病有关,当遗传物质生物学意义可能什么是继承自一个父与爱更多。

“遗传学家们看着染色体超过一个世纪,但他们渴望更高的分辨率和更容易和更便宜看任何基因组的一部分,战略不仅仅是最访问的地区,”吴Ting说,哈佛医学院的遗传学教授和这项研究的资深作者,发表在《自然通讯。启用“与这种新技术,我们在所有这些方面迈进。”

“科学家有很多模型,我们画卡通形式我们认为正在发生,”这项研究的第一作者说,布莱恩·贝力弗主持工作的关系,在吴实验室研究生。”当一个区域的基因沉默,我们把它作为压实。当一个基因表达,我们画更加开放和活跃。但我们不知道这些是什么样子。”

“现在我们有一个工具开始看这个系统,这是非常令人兴奋,”贝力弗说,目前实验室的研究员HMS系统生物学副教授彭殷生物工程研究所。

教一个人钓鱼…

鱼,荧光原位杂交的简称,是一个几十年的可视化技术,定位和照亮特定基因在细胞的细胞核。

科学家们用鱼来找出多少染色体一个人或一个特定基因所在的染色体。

但是传统的鱼有其局限性,科学家想要接近。

例如,它没有能够显示染色体是如何折叠的细节,是否有不同的折叠方式或两个基因组片段interact-all如何帮助阐明我们的身体是如何工作的。

研究人员已经取得一些成功获得高分辨率的鱼基因组中还有一小部分的图像。但是成本来看待这些问题全基因组已经“超越任何人的钱包,”Wu说。“目标基因组的特定区域的灵活性也非常困难。”

2012年,贝力弗发明了一种增强鱼叫做Oligopaint以低成本使这一切成为可能。

传统鱼是通过将荧光标签附加到一个短,单链DNA探针,具有序列互补的DNA研究人员想要研究的领域。释放到细胞时,探针结合所需的序列在细胞核中,灯光在显微镜下可以看到。

扩大鱼的一个限制因素是,“这是一个大量的工作,试图找到这些序列在自然界中做出必要的DNA探针和隔离的方式将兼容的工具,”贝力弗说。

他解决了这个问题通过开发计算机软件,可以让科学家们设计他们需要的探针,然后构建一次合成components-hundreds或数以千计。

超分辨率

在论文中,贝力弗教Oligopaint两个新技巧。

首先,他将和其他两个technologies-STORM从哈佛大学美术学壮族的实验室,并从彭DNA-PAINT阴实验室放大染色体的“超级决议。”

DNA双螺旋结构2纳米宽。当它被缠绕包称为核小体,一个最简单的积木的染色体,它长到10纳米。因为传统显微镜可以解决图像只有大约200到300纳米,这是不可能看到这样的微小结构。

新Oligopaint组合可以降低染色体聚焦20纳米左右。这是可能的因为每个DNA探针能够绑定到一个第二个探测器;由此产生的荧光输出眨眼,使研究人员能够区分荧光标记一次,实现更好的解决。

“这是空前的细节,”吴表示。

“现在当你做鱼结构一定规模以下,你会得到一个地方,”贝力弗说。“随着这些技术,我们看到有趣的形状和结构,循环和突起,开始退出这些东西。”

吴,贝力弗和他们的同事们已经开始寻找“迷人的”组织主题在哺乳动物和果蝇细胞的染色质。但是他们认为当前的论文主要概念验证。

“我们的目标是沟通这些技术来研究团体尽快让大家都开始发现,”贝利说。

他们希望研究人员生成大量的图片丸”,将揭示更多关于我们的遗传结构是什么样子,吴补充道。

“当然,当然,如果我们得到20纳米人们就会希望10纳米,然后5,”她挖苦地说。

区分妈妈和爸爸

我们通常继承我们的染色体配对:我们从我们的母亲和一个父亲。第二个技巧贝力弗教Oligopaint是告诉他们分开。

“这不是想象,但令我们吃惊的是,我们的技术设法打破这个障碍,”吴表示。

贝力弗修改Oligopaint探针,这样他们可以检测很多单核苷酸变异的存在与否,或单核苷酸多态性,区分母亲和父亲的染色体。

只要研究人员知道哪个snp寻找,有成百上千的目标只是几个不是enough-Oligopaint现在可以照亮一个染色体识别“妈妈”或“爸爸”。

吴,很高兴使用这个新的能力研究等两个X染色体是如何在雌性哺乳动物灭活。科学家也变得清晰,父系和母系基因不表现同样的方式,而这可能会对人类健康和疾病的影响。吴是特别感兴趣的唐氏综合症,孩子继承三个而不是两个21号染色体的拷贝。

“我想看一个细胞和问,两个副本的妈妈吗?的父亲吗?他们如何表现相对于彼此?”她说。