作者:约翰·休伊特
（同organic）有机 信用:Pixabay/CC0公共域 在某种意义上，基因序列中编码的信息可以由每个碱基对位置的两位来表示
然而，事实是这远不是一个完整的描述
尽管许多学术上和医学上有趣的事情可以从极简序列数据中完成，但是无论使用多少并行性，没有一个真正的有机体能够以这种数据速率在发育实时中自我构建
出现这种情况有很多原因
首先，碱基对符号集不是四个字符，而是几十个字符
表观遗传修饰如甲基化和乙酰化改变了碱基本身的本质特征，也改变了与碱基结合的染色质骨架的本质特征
染色质支架本身的特征在细胞和生物体的整个生命周期中被主动地重新配置
例如，在雄性生殖细胞的形成过程中，组蛋白脱落，鱼精蛋白暂时交换
此外，在两性生殖细胞和发育中的胚胎中，还有几个表观遗传重新启动的时期
这些表观遗传标记不是简单的开关标签，而是在动态基因组中及时展开的结构化过程
潜伏在所有这些符号逻辑之上的是房间里的大象，也就是说，DNA的空间结构，就此而言，RNA也是如此
直到现在，随着窥视细胞核内部的新方法的出现，我们才能开始收集这种结构信息
去年的最后一天，布罗德研究所的研究人员向《科学》杂志投下了最后一颗炸弹
他们的论文详细介绍了一种新的方法，不仅可以捕捉原始序列信息，还可以捕捉特定时刻它在空间中的位置
目前，还没有人用这种方法对整个基因组进行测序
但是通过对任何给定染色体的足够小的部分进行测序和定位，就可以推测出该染色体在细胞核中的精确布局图
换句话说，(ACGT)位现在有(X-Y-Z)位
这是很重要的信息，因为不同的事情发生在细胞核的不同部分，这取决于你是靠近膜，靠近核心，核仁还是其他染色体
在不小的意义上，是染色体的结构决定了哪些部分可以转录或复制
如果你愿意，空间结构可以被认为是表观遗传信息的附加形式
它的工作方式是，研究人员不是像通常那样提取脱氧核糖核酸进行测序，而是在固定的细胞核内构建测序文库
在目前的情况下，要么是人类成纤维细胞，要么是两细胞期和四细胞期的小鼠胚胎
然后，他们使用原位测序通过荧光显微镜读出文库
每个斑点本质上是一个扩增的脱氧核糖核酸片段，颜色表示四个脱氧核糖核酸碱基
新一轮的排序会生成每个连续的帧
在Illumina测序后，整合独特的条形码，每个细胞核产生大约1000个空间分辨的读数
这些位置中的每一个都包括数百个碱基对的序列数据片段
这足以通过计算将这些点连接起来，并生成整个细胞核的漂亮地图，从而推断基因组在当时是如何折叠的
研究人员还利用基因型信息来比较不同发育阶段的母亲和父亲的染色体组织
我问了相应的作者杰森·布恩罗斯特，他们的方法是否可以用于线粒体基因的测序和成像
对于神经生物学家来说，这很有趣，他们想研究线粒体异质体和神经元空间延伸轴突和树突树内的选择
他说，他们还没有为此优化参数，但这听起来应该是可能的
这里要注意的一件事是如何处理任何线粒体的所谓核团(“核团”)，这些线粒体可能在空间上与核团附近发现核团的区域重叠
这些序列本质上是mtDNA过去整合到核基因组的旧残余
最近的一项研究发现，由于在他们观察的大多数个体中存在独特的混杂的巨型NUMT变异体，异质mtDNA的父系遗传可能比以前认为的更罕见
三元组只是先证者的基因数据(测序研究中感兴趣的人)和父母双方的数据
三项研究的输出是相位信息—i
e
先证者中每个基因的亲本起源
由于亲本基因组在发育的早期阶段在细胞核中保持了一些显著的差异，原位测序可能有助于发现这种现象持续多长时间
非常有趣的是，一项新的研究也刚刚发表，该研究使用单细胞链测序和长阅读描述了没有亲本数据的全阶段人类基因组组装
贾森预计，随着基础的建立，我们将看到更高分辨率方法的稳步发展
任何想更详细地研究数据的人都可以在杰森的互动实验室页面上进行
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