得益于偶然获得的冻干皮肤首次对52,000年前的猛犸象染色体进行了3D重建

一个国际研究小组汇集了52,000年前猛玛象的基因组和3D染色体结构。这是第一次在古代DNA样本中获得这一结果。

65432 + 1

这些化石染色体比大多数古代DNA片段长约一百万倍,使我们能够了解长毛象基因组如何在活细胞内组织,以及哪些基因在提取DNA的皮肤组织中活跃。

这种前所未有的结构细节被保留下来,因为猛玛象在死后不久就被冷冻了,这意味着它的DNA以玻璃的形式保存下来。研究结果于7月11日发表在Cell杂志上。

“这是一种新型化石,比单个古代DNA片段大得多。一百万倍”Erez,贝勒医学院基因组结构中心主任·作者: Lieberman &Middot”Erez Lieberman Aiden说。“这也是第一次用任何类型的核型测试古代样本。”

了解基因组的三维结构可以提供比序列更多的信息,但大多数古代DNA样本都是由非常小的,混乱的DNA片段组成的。基于人类基因组结构的三维映射,艾登认为如果有可能找到正确的古代DNA样本。片段的三维结构仍然完好—在—可以使用相同的策略来组装古代基因组。

研究人员在五年内测试了数十个标本,并在2018年在西伯利亚东北部发现的一种保存极其完好的长毛象化石中发现了它们。

“我们认为它在死后不久就自发冻结了。Olga,Baylor医学院基因组结构中心的通讯作者·”奥尔加·杜琴科说。“脱水样品的核结构可以存活很长时间。”

为了重建长毛象的基因组结构,研究人员从长毛象耳朵后面的皮肤样本中提取了DNA。他们使用了一种称为Hi-C的方法,该方法可以检测哪些DNA片段在空间中非常接近,并在原子核的自然状态下相互作用。

“想象一下,你有一个由30亿块组成的拼图,但你没有最终拼图的图像作为参考。马克A。该报告的作者,ICREA研究教授Marti-Renom是巴塞罗那国家基因组分析中心(CNAG)和基因组调控中心(CRG)的结构基因组学家。

“在你开始拼凑拼图之前,Hi-C会给你一个图片的概述。”

然后,他们将Hi-C分析的物理信息与DNA测序相结合,以识别相互作用的DNA片段,并使用今天的大象基因组作为模型创建了一个有序的长毛象基因组图谱。

分析表明,长毛象有28条染色体,与今天的亚洲和非洲大象的染色体数量相同。有趣的是,化石中的长毛象染色体也保留了大量的物理完整性和细节,包括将转录因子与它们控制的基因连接起来的纳米级电路。

通过检查细胞核内基因的室分裂,研究人员能够识别猛玛象皮肤细胞中的活性和非活性基因。这是表观遗传学或转录的代表。长毛象的皮肤细胞与其亚洲象近亲的皮肤细胞具有不同的基因激活模式,包括可能与其对寒冷和毛皮的抵抗有关的基因。

“这是我们第一次大致了解哪些基因在哺乳动物组织中被激活,哪些基因被关闭,Marti-Renom说。“这是一种非凡的新数据类型,也是测量古代DNA样本中细胞特异性基因活性的第一种方法。”

虽然这项研究中使用的方法依赖于保存完好的化石,但研究人员乐观地认为它可以用于研究其他古代DNA样本。从猛玛象到埃及木乃伊—在—以及最近保存的博物馆标本。

对于长毛象,下一步将包括检查其他组织中的表观遗传模式。“这些发现对当代恢复灭绝猛玛象物种的努力具有重大意义。根据作者M。Thomas Gilbert是哥本哈根大学和挪威科技大学的古基因组学家。