全面了解基因的调控方式是全世界科学家的主要目标。现在，佛罗里达州立大学的一位教授和他的研究伙伴开发了一种技术，可以绘制出整个基因组中几乎所有可能的调节开关。
这些知识可能对农业领域至关重要，在该领域，科学家们不断尝试通过使玉米或小麦等不同植物更能抵抗干旱、洪水或植物病毒等外力来提高作物产量。
“对基因组结构的了解应该有助于专注于基因组编辑并加速更大的应用研究工作，例如指导精准农业和医学的研究工作，”生物科学教授 Hank Bass 说。
该研究发表在PLOS Genetics 上。
由转录因子控制的调节开关几乎就像基因的灯开关。所有基因都有特定的功能，但有些基因只是在不同的发育阶段短暂发挥作用。当这个过程出错时，它可能会破坏植物正确发育或抵抗疾病的能力。
“通过创建一个强大、精确的玉米调控位点和转录因子图谱，可以通过靶向这些位点来优化基因表达，”该论文的第一作者、现就读于贝勒医学院的 FSU 校友 Savannah Savadel 说。医学院。“这可能意味着更健康的植物、更高的营养成分、更好的生长或抗旱性，这在耕作困难的地区尤其重要。”
了解转录因子与基因的结合位置可以让研究人员了解正常和病理情况下基因调控的生物化学。
玉米是一种复杂的植物，数百名研究人员对其进行了研究，因为它是一种很好的模型遗传物种，还可以帮助阐明其他植物的遗传学。玉米基因组有大约 20 亿个碱基对——双链核酸的单位，它们是 DNA 的组成部分。相比之下，人类大约有 29 亿个碱基对。
Bass 和他的同事使用他们的技术，称为 MOA-seq，以大约 30 个碱基对的小块映射 DNA 序列。该方法提取细胞核并应用作为探针的酶。它扩散到细胞核中并识别出 DNA 的区域，这些区域可以通过转录因子结合进行修饰。
将 DNA 图缩小到 30 个碱基对的较小足迹将允许研究人员使用 CRISPR 等基因编辑工具来修改基因的特定区域。
“我们在概念验证测试组织中发现了高精度的灯开关，玉米植株发育中的穗，”巴斯说。“深入到这个序列水平的能力意味着你可以在这些开关的结合位点内寻找遗传变异。这使得精准农业成为可能。”
在过去的十年中，Bass 一直在改进染色质敏感性分析技术。他与德国马克斯普朗克研究所的研究员 Thomas Hartwig 合作完成了这篇论文，他在参加了 Bass 举办的一个讲习班后提议合作，该讲习班教授研究人员如何使用该方法。萨瓦德尔在佛罗里达州立大学的主要论文中作为荣誉的一部分进行了许多实验。
FSU 生物科学副教授 Jonathan Dennis 和统计学副教授 Jinfeng Zhang 以及研究生 Zachary Turpin、Pei-Yau Lung 和 Xin Sui 以及前 FSU 研究生 Daniel Vera 为这项研究做出了贡献。马克斯普朗克研究所的 Wolf Frommer 和 Max Blank 也对这项研究做出了贡献。
这项工作得到了国家科学基金会的支持。
