据国外媒体报道，目前，美国科学家现成功建立了人体抗体基因的3D图像。他们展示了B细胞中免疫球蛋白基因座的3D结构，该结构呈现出免疫球蛋白基因的不同部分，其中灰色部分显示免疫恒定区；蓝色部分显示近端可变区；绿色部分显示末端可变区；红线显示近端可变量与连接区域的交界线。
加利福尼亚州立大学圣地亚哥分校科学家在超级计算机上综合几何学、生物学研究和技术，首次显示了抗体基因的3D空间结构。此项研究负责人是圣地亚哥分校生物学教授利妮利斯·默里和该分校超级计算机中心(SDSC)资深科学家史蒂夫·卡特钦，他们对可以表现抗体多样性的免疫球蛋白重链基因座(immunoglobulin heavy chain locus)进行了基因解码，进而展示基因的结构。
研究人员称，这项研究使科学家更深入理解观察人体基因的结构，到目前为止人体基因结构仍有许多难解谜团。目前，他们标题为《免疫球蛋白重链基因座3D结构：远程基因交互作用》的研究报告发表在4月18日出版的《细胞》杂志上。
默里指出，由于基因组是用于存储和访问基因信息的最基本细胞部分，许多实验室都进行多样化的完整DNA序列研究，基因组运行机制的成功探索有助于支持多样化疾病治疗的深入研究。同时，他说，“目前尚不清楚基因组如何组织形成三维空间结构，受交互基因要素控制的相隔较大距离基因组的基因表达调节是非常重要，因此，我们研究小组希望测定细胞核中基因组的形成结构。”
这项研究实验在《细胞》杂志上进行了详细描述，默里说，“作为一个模型系统，我们对免疫球蛋白重链基因座进行了基因解码，其原因是这种基因座可以表现出抗体的多样性差异。”他指出，为了测量基因不同部分相分隔的距离，他在卡特钦的帮助下使用几何学完成了首个免疫抗体基因的三维结构。
卡特钦称，这项研究涉及到了计算几何学、科学可视化、计算方法和数字方法。默里说，“这个抗体基因的三维结构呈现‘花朵’形状。这是首次将几何学应用于探测基因座结构，最终这种方法将用于说明整个人体基因结构。”
生物谷推荐原始出处：
Cell, Vol 133, 265-279, 18 April 2008
The 3D Structure of the Immunoglobulin Heavy-Chain Locus: Implications for Long-Range Genomic Interactions
Suchit Jhunjhunwala,1,7 Menno C. van Zelm,1,7 Mandy M. Peak,1,7 Steve Cutchin,2 Roy Riblet,3 Jacques J.M. van Dongen,4 Frank G. Grosveld,5 Tobias A. Knoch,5,6, and Cornelis Murre1,
1 Division of Biological Sciences, 0377, University of California, San Diego, La Jolla, CA 92093, USA
2 San Diego Supercomputer Center, University of California, San Diego, La Jolla, CA 92037, USA
3 Torrey Pines Institute for Molecular Studies, San Diego, CA 92121, USA
4 Department of Immunology, Erasmus MC, Dr. Molewaterplein 50, 3015 GE Rotterdam, The Netherlands
5 Departments of Biophysical Genomics, Cell Biology and Genetics, Erasmus MC, Dr. Molewaterplein 50, 3015 GE Rotterdam, The Netherlands
6 Ruperto-Carola University Heidelberg, Kirchhoff Institute for Physics, Department of Biophysical Genomics, Im Neuenheimfer Feld 280, 69120 Heidelberg, Germany
Summary
The immunoglobulin heavy-chain (Igh) locus is organized into distinct regions that contain multiple variable (VH), diversity (DH), joining (JH) and constant (CH) coding elements. How the Igh locus is structured in 3D space is unknown. To probe the topography of the Igh locus, spatial distance distributions were determined between 12 genomic markers that span the entire Igh locus. Comparison of the distance distributions to computer simulations of alternative chromatin arrangements predicted that the Igh locus is organized into compartments containing clusters of loops separated by linkers. Trilateration and triple-point angle measurements indicated the mean relative 3D positions of the VH, DH, JH, and CH elements, showed compartmentalization and striking conformational changes involving VH and DH-JH elements during early B cell development. In pro-B cells, the entire repertoire of VH regions (2 Mbp) appeared to have merged and juxtaposed to the DH elements, mechanistically permitting long-range genomic interactions to occur with relatively high frequency.
