新方法同时绘制细胞核中数百种蛋白质的图谱

加州理工学院的研究人员开发了一种新方法，可以同时绘制细胞核内数百种DNA相关蛋白的位置。这种方法被称为ChIP-DIP（染色质免疫沉淀并行完成），是一种多功能工具，用于了解不同情况下细胞核的内部运作，如疾病或发育

这项研究是在生物学教授Mitchell Guttman的实验室进行的，并在《自然遗传学》杂志上发表的一篇论文中进行了描述

人体内几乎所有的细胞都含有相同的DNA，它编码了创建体内每种细胞类型并指导其活动的蓝图。尽管具有相同的遗传物质，但不同的细胞类型表达独特的蛋白质组，使各种细胞能够发挥其特殊功能并适应其环境中的条件。这是可能的，因为每个细胞的细胞核内都有仔细的调节，并且涉及数千种定位在细胞核精确位置的调节蛋白

由于细胞核比人类头发的宽度小50倍，细胞的DNA（首尾相连时长2米）像线轴一样包裹在称为组蛋白的蛋白质结构周围。组蛋白可以在细胞的生命周期内被修饰和重组，以显示DNA的不同部分，同时将其他部分打包，使细胞能够改变表达的蛋白质组，从而改变其功能。（打个比方，想象一下夏天把冬天的衣服放在壁橱后面，天气变冷时再拿出来。）

因此，尽管脑细胞和肝细胞内的DNA完全相同，但这两个细胞具有不同的组蛋白修饰和其他调节蛋白，允许在每个细胞中表达独特的基因集。如果这种调节出现问题，可能会导致严重疾病，如癌症、炎症性疾病或神经退行性病变

尽管基因调控很重要，但理解基因调控一直非常具有挑战性，因为以前研究调控蛋白的方法一次只能绘制一个。ChIP-DIP现在使研究人员能够同时绘制数百种与DNA相关的调控蛋白，并拍摄它们随时间变化的快照

Isabel Goronzy（博士'24）是古特曼实验室的前研究生，也是这篇新论文的共同第一作者，他解释了这项新技术的力量，“我们使用ChIP-DIP来展示炎症事件后，免疫系统的细胞如何在数小时内迅速改变其组蛋白，以激活炎症基因。

”我们还使用ChIP-DIP来鉴定调节哪些基因在应激或发育过程中活跃或将活跃的蛋白质组合。以前以财团为基础的国际项目花了近十年的时间进行了几千次实验，但我们现在在几周内完成了500多次实验。研究人员表示：“

这项技术对于理解不同疾病状态下的基因调控非常强大。虽然以前的技术一次只能绘制一种蛋白质，但ChIP-DIP可以一次查看数百种蛋白质，从而全面了解罕见细胞类型以及患者的健康和疾病组织样本。

“我们可以应用ChIP-DIP来理解疾病的表观遗传特征[环境因素如何影响基因表达]，”博士后学者Andrew Perez（博士'24）说，他是这项新研究的共同第一作者。“我们只需要一个样本就可以一次绘制数百种蛋白质。”。Guttman说：“几十年来，这一直是基因组学领域的长期目标。ChIP-DIP改变了可能性的范式。p