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索尔克研究所的研究人员发表在《自然·遗传学》上的一项新研究发现，DNA在三维空间中的折叠是不断变化的。通过研究几种类型的人类细胞，研究团队发现基因组的不同部分以不同的速度展开和重新折叠，影响基因如何被调控和表达。这项研究确定了预防与癌症和发育疾病相关的有害折叠错误的潜在途径。

基因组通过形成DNA环来解决将长链DNA包装到细胞核中的挑战。这些环由称为黏连蛋白的蛋白质复合物产生，并得到另一种蛋白质NIPBL的帮助。先前的研究表明，基于黏连蛋白的环不是永久性的，它们会反复组装和分解。为了测试折叠动力学是否影响基因表达，研究人员降低了NIPBL的水平，并观察到在没有NIPBL的情况下，黏连蛋白难以沿DNA移动并形成环，导致基因组开始展开。这种展开并不均匀，一些区域迅速放松，而其他区域在数小时内逐渐变化。这些变化的速率似乎反映了这些区域中基因的活动。稳定数小时的环通常在基因不活跃的沉默基因组区域中发现，而快速更新的环与基因活跃指导细胞类型特异性任务的表达基因组区域相关。

为了确定这些模式是否影响细胞身份，研究团队研究了由人类诱导多能干细胞生成的心脏细胞和神经元。他们发现动态折叠在与心脏功能相关的基因（在心脏细胞中）和与神经元功能相关的基因（在神经元中）中特别重要。因为高度动态的折叠可能有助于每个细胞类型维持其独特的活动程序。研究人员提出，与细胞身份相关的区域特别活跃，因为重复的环形成加强了必要的基因连接。这些发现揭示了为什么基因组折叠缺陷可能产生广泛后果。通过确认基因组不断变化的3D结构在基因调控中发挥着有意义的作用，研究人员可以更好地将结构变化与疾病联系起来。

参考文献

Popay, T. M., Dixon, J. R. et al. (2026). Acute NIPBL depletion reveals in vivo dynamics of loop extrusion and its role in transcription activation. Nature Genetics. DOI: 10.1038/s41588-026-02516-y

该研究通过急性耗竭NIPBL蛋白，揭示了哺乳动物细胞中黏连蛋白（cohesin）介导的DNA环挤出（loop extrusion）的动态过程，并发现基因组的折叠动力学与转录激活密切相关：高度动态的环区域与活跃的细胞类型特异性基因相关，而稳定区域则对应沉默基因。研究还表明，这种动态折叠对于维持细胞身份至关重要。研究团队来自索尔克研究所等机构。