熱刺激是細胞經(jīng)常面對的環(huán)境刺激，熱刺激反應是所有細胞普遍具有的刺激反應機制。熱刺激誘導的廣泛的轉(zhuǎn)錄調(diào)控是熱刺激反應的重要組成部分。近年來，科學家從表觀遺傳學的各層面對其機制開展了研究。當前，針對染色質(zhì)空間構(gòu)象這一重要的表觀遺傳學層次，是否在熱刺激反應中發(fā)揮作用以及可能的具體作用形式存在爭議。此外，針對動物細胞熱刺激反應模式的研究普遍采用急性刺激（刺激時長普遍在1小時內(nèi)），對慢性刺激的研究較為欠缺。

近日，中國科學院北京基因組研究所（國家生物信息中心）張治華課題組在Genome Research上，在線發(fā)表了題為Cell cycle arrest explains the observed bulk 3D genomic alterations in response to long-term heat shock in K562 cells的研究成果，探討了上述問題。該研究以常見的人類K562細胞系為實驗材料，使用Hi-C和ATAC-seq等技術(shù)測定了其在急性和慢性熱刺激反應前后的染色質(zhì)空間構(gòu)象和開放性圖譜。研究對比發(fā)現(xiàn)，熱刺激反應中細胞染色質(zhì)空間構(gòu)象和開放性水平的變化模式與細胞周期中G1/S時期向G2/M時期遷移時的變化模式有高度相似性。這一促使科研人員進一步探究熱刺激反應中的結(jié)構(gòu)變化與細胞周期的關(guān)系。研究通過流式細胞分選證實了K562細胞熱刺激反應中存在細胞周期于G2/M時期的阻滯，同時測得位于G1/S和G2/M時期的細胞染色質(zhì)構(gòu)象均在熱刺激反應全過程中維持穩(wěn)定。最后，研究以G1/S和G2/M時期細胞染色質(zhì)構(gòu)象為組份、細胞集群的染色質(zhì)構(gòu)象為目標的解卷積運算證明了此細胞周期阻滯引起的細胞組份改變本身足以解釋測得的細胞集群在熱刺激反應過程中染色質(zhì)構(gòu)象的改變。

本研究提出的細胞周期阻滯在解釋K562細胞熱刺激反應中染色質(zhì)構(gòu)象變化所起的關(guān)鍵作用，有助于彌合關(guān)于熱刺激反應中染色質(zhì)空間構(gòu)象調(diào)控模式的爭論，并有助于增進科學家對染色質(zhì)空間構(gòu)象在廣泛且迅速的基因表達調(diào)控中所起作用的認識。

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細胞周期阻滯解釋K562細胞熱刺激反應中染色質(zhì)空間構(gòu)象的變化

來源： 北京基因組研究所