Den tredimensionella organisationen av genomet inom cellkärnan spelar en avgörande roll för att reglera genuttryck och cellulära processer. Under cellcykeln genomgår genomet dynamiska förändringar i sin arkitektur för att underlätta specifika händelser som DNA-replikation och kromosomsegregering. I denna studie ger vi en detaljerad beskrivning av den tredimensionella genomarkitekturen genom hela cellcykeln med hjälp av högupplösta avbildningstekniker och beräkningsanalyser.
Vi börjar med att undersöka genomets organisation under interfas, perioden mellan celldelningar. Vi observerar att genomet är uppdelat i distinkta territorier, som var och en innehåller specifika kromosomer och genkluster. Dessa territorier visar en hög grad av sammanblandning, vilket tyder på ett komplext nätverk av interaktioner mellan olika genomiska regioner.
När cellen går in i S-fasen börjar DNA-replikationsprocessen, vilket leder till bildandet av replikationsfoci. Vi observerar att dessa foci är organiserade på ett icke-slumpmässigt sätt, med specifika replikationsdomäner som uppvisar preferensinteraktioner med varandra. Detta arrangemang säkerställer en effektiv och koordinerad replikering av hela genomet.
Under mitos kondenserar de duplicerade kromosomerna och riktar sig vid metafasplattan. Vi använder superupplösningsavbildning för att avslöja de intrikata strukturella detaljerna hos de mitotiska kromosomerna, inklusive organisationen av centromerer, telomerer och kohesinkomplex. Våra analyser ger insikter i de mekanismer som ligger bakom kromosomsegregering och troget arv av genetiskt material.
Slutligen undersöker vi den tredimensionella genomarkitekturen under G1- och G2-faserna i cellcykeln. Vi finner att genomet genomgår en gradvis omorganisation, övergår från det mitotiska tillståndet tillbaka till interfaskonfigurationen. Denna dynamiska process involverar demontering av mitotiska strukturer och återupprättande av interfaskromosomterritorier.
Sammanfattningsvis ger vår studie en omfattande förståelse av den tredimensionella genomarkitekturen genom hela cellcykeln. De observerade förändringarna i genomets organisation lyfter fram samspelet mellan nukleär arkitektur och cellulära processer, vilket bidrar till vår kunskap om genomreglering och cellcykelprogression.
