本研究以α-珠蛋白基因簇以及其所处的管家基因聚集的更大范围内的保守区域为模型,首先建3C技术方法,进而运用该技术对α-珠蛋白基因簇在活跃表达的小鼠14.5天胚胎肝细胞和非表达组织小鼠14.5天胚胎脑细胞中的染色质构象进行分析.同时运用染色免疫共沉淀的方法研究相应组织中α-珠蛋白基因簇的组蛋白修饰与结构基因的表达状况,从而分析α-珠蛋白远端调控元件的作用机制.在此基础上进一步对包括α-珠蛋白基因簇及周围其它基因在内的更大范围内的染色质结构域的空间构象进行定量分析.本课题的研究结果显示:在小鼠14.5天胎肝细胞中α-珠蛋白基因簇的远距离调控元件HS26、HS21和HS8通过成环作用与下游结构基因的启动子形成了一个α-ACH.分别以α1启动子和HS 26为引领引物所做的分析得到了十分一致的结果.在非红系组织小鼠1 4.5天胎脑细胞中,α-珠蛋白基因关闭,而α-ACH的特征性结构也随之消失.在1 4.5天胎肝细胞核内,α-ACH结构中的核小体组蛋白H3、H4的总乙酰化水平显著升高.α-ACH这一染色质结构是α-珠蛋白基因的高水平转录的重要保证.α-ACH的另一个重要的结构特点是:在小鼠14.5天胎肝细胞中,虽然ζ-珠蛋白基因已经关闭,但与β-珠蛋白基因簇不同,ζ的启动子仍然保留在α-ACH中.在14.5天小鼠的胎肝细胞中β类胚胎期蛋白基因y和h1的启动子已经游离于β-ACH之外.α-ACH的这种结构可能是由于ζ-珠蛋白基因的关闭并不完全,RT-PCR检测发现在1 4.5天小鼠的胎肝细胞中ζ仍有少量的表达.ζ与α1的启动子同时处于α-ACH中为α-珠蛋白基因的共调控现象提供了结构基础.同时,在小鼠14.5天胎肝细胞中胚胎期珠蛋白基因ζ的启动子仍然保留在α-ACH中说明在α-珠蛋白基因的发育阶段性开关存在于结构基因的启动子区.令人吃惊的是在我们的研究中发现α2的启动子始终游离于α-ACH之外,似乎这个α家族的成员并不受α-珠蛋白基因调控元件的调节.本实验中通过对α-珠蛋白基因簇所在的大范围的染色质结构域在核内的空间构象的分析发现:在这一区域内的管家基因C16orf33、C16orf8、MPG和C16orf35的启动子在空间上相互接近处于一个局限的环境内,而基因编码区和基因间区则游离在外.管家基因在基因组中具有成簇排列的倾向,而且成簇排列与高水平表达存在密切关联.我们认为本实验中发现的这种特殊的空间结构正是成簇排列的管家基因得以高水平的普遍表达的内在机制之一.