基于双层BiGRU网络的哺乳动物组织m6A甲基化位点预测

目的 N⁶-甲基化腺苷（N⁶-methyladenosine，m⁶A）是RNA中最常见、最丰富的化学修饰，在很多生物过程中发挥着重要作用。目前已经发展了一些预测m⁶A甲基化位点的计算方法。然而，这些方法在针对不同物种或不同组织时，缺乏稳健性。为了提升对不同组织中m⁶A甲基化位点预测的稳健性，本文提出一种能结合序列反向信息来提取数据更高级特征的双层双向门控循环单元（bidirectional gated recurrent unit，BiGRU）网络模型。方法 本文选取具有代表性的哺乳动物组织m⁶A甲基化位点数据集作为训练数据，通过对模型网络、网络结构、层数和优化器等进行搭配，构建双层BiGRU网络。结果 将模型应用于人类、小鼠和大鼠共11个组织的m⁶A甲基化位点预测上，并与其他方法在这11个组织上的预测能力进行了全面的比较。结果表明，本文构建的模型平均预测接受者操作特征曲线下面积（area under the receiver operating characteristic curve，AUC）达到93.72%，与目前最好的预测方法持平，而预测准确率（accuracy，ACC）、敏感性（sensitivity，SN）、特异性（specificity，SP）和马修斯相关系数（Matthews correlation coefficient，MCC）分别为90.07%、90.30%、89.84%和80.17%，均高于目前的m⁶A甲基化位点预测方法。结论 和已有研究方法相比，本文方法对11个哺乳动物组织的m⁶A甲基化位点的预测准确性均达到最高，说明本文方法具有较好的泛化能力。     

DNA甲基化与植物抗逆性研究进展

DNA甲基化是真核细胞基因组重要修饰方式之一.DNA甲基化通过与转录因子相互作用或通过改变染色质结构来影响基因的表达,从表观遗传水平对生物遗传信息进行调节,在生长发育过程中起着重要的作用,而且植物DNA甲基化还参与了环境胁迫下的基因表达调控过程.本文对植物DNA甲基化的产生机制、功能,以及DNA甲基化在植物应对逆境胁迫中的作用进行综述,以更好地理解植物DNA甲基化及其对环境胁迫的响应,为植物抗逆性研究及作物遗传改良提供理论参照.     

逆境胁迫对水稻DNA甲基化水平的影响

植物在逆境胁迫下发生复杂的表现遗传变化,包括DNA甲基化、组蛋白修饰和RNA介导的基因沉默等.其中DNA甲基化是表现遗传学中的重要组成部分,主要通过甲基化、去甲基化来参与逆境胁迫下基因表达的调控,进而增强植物体的抗逆性,调节植物体的生长发育.就非生物与生物胁迫对水稻DNA甲基化水平的影响进行综述,为从表观遗传水平研究水稻抗逆性的机制提供理论参考.     

DNA甲基化介导的植物逆境应答和胁迫记忆

DNA甲基化是表观遗传修饰的重要形式,它不仅对植物生长发育具有重要的调控作用,而且参与了植物对各种逆境胁迫的应答过程。逆境通过改变植物DNA基化水平和模式对胁迫应答基因网络进行调控,从而增强当代或后代对逆境的适应性。本文主要对DNA甲基化介导的生物和非生物逆境应答及植物胁迫记忆的最新研究进展进行综述,同时对该领域研究中存在的问题和未来研究的方向进行讨论与展望。     

HNRNPC可能成为肺腺癌独立的预后因子

为探讨RNA m⁶A甲基化调节因子在肺腺癌中的作用,从TCGA数据库下载肺腺癌患者的RNA表达数据和临床数据。通过limma软件包分析12种m⁶A调节剂的表达情况。使用Pheatmap、vioplot和corrplot软件包生成热图、小提琴图和表达相关图。采用Kaplan-Meier方法分别计算肺腺癌中12种RNA m⁶A调节因子的生存曲线。使用Cox回归和Kaplan-Meier方法分析TCGA肺腺癌患者的总体存活相关的临床病理学特征。最后用Kruskal(KS)检验和logistic回归分析临床病理学特征与HNRNPC表达的关系。 在肺腺癌的TCGA队列中,发现HNRNPC、WTAP、YTHDF3、FTO、ZC3H13、METTL14、METTL3、YTHDF1、YTHDF2这些基因是差异表达的。Kaplan-Meier生存分析显示,在这些差异表达的基因中仅仅HNRNPC和YTHDF2的表达与生存显著相关。然后,通过多因素Cox回归结果表明HNRNPC的表达在肺腺癌TCGA队列中是个独立危险因素。最后,HNRNPC在肺腺癌中的表达与临床分期(IV vs I, OR=3.692 308)和组织浸润(T2 vs T1, OR=1.776 471;T4 vs T1, OR=6.303 03)显著相关(所有p<0.05)。 结论认为HNRNPC可能作为肺腺癌的独立的预后因子。     

植物组蛋白赖氨酸化修饰参与基因表达调控的机理

组蛋白共价修饰作为表观遗传修饰的重要部分,主要包括乙酰化和甲酰化、甲基化、磷酸化、泛素化和SUMO化等,它们形成一个复杂的网络共同调控基因的表达,其中组蛋白甲基化修饰成为研究的热点,甲基化主要发生在赖氨酸残基上。近年来,随着有关植物组蛋白赖氨酸甲基化修饰研究的不断深入,发现其通过改变自身赖氨酸残基的甲基化状态和甲基化程度,形成转录激活或者转录抑制标记,调控基因的表达,在植物开花和逆境胁迫的响应过程中起着至关重要的作用。H3组蛋白的赖氨酸甲基化修饰能够调控FLC基因和有关抗性基因的表达,具体表现为:H3K4的三甲基化促进FLC的表达,H3K27的三甲基化则抑制FLC的表达;H3K4me3作为转录激活标记,可激活PtdIns5P基因的表达,启动响应干旱的脂质合成信号通路,响应干旱胁迫;相反,H3K27me3作为一种转录抑制标记,低水平的H3K27me3诱导COR15A和ATGOLS3基因表达,它们分别编码叶绿体低温保护蛋白Cor15am和肌醇半乳糖合成酶GOLS,以抵抗寒冷胁迫。文章主要综述了植物组蛋白赖氨酸甲基化修饰参与DNA甲基化、开花过程以及应答逆境胁迫的分子机制。     

DNA 甲基化与植物生长发育的表观遗传调控研究进展

DNA 甲基化是表观遗传学的一种重要修饰形式, 已有大量研究证实其在植物的生长发育过程中起着重要作用。从植物 DNA 甲基化入手, 简要综述近年来 DNA 甲基化与生长发育、逆境胁迫表观遗传调节关系的研究结果,并对存在的问题进行讨论, 旨在进一步理解 DNA 甲基化在植物上的作用, 为植物育种提供指导。     

不同水陆环境中喜旱莲子草甲基化调控因子表达水平和差异表达基因启动子区甲基化状态分析

DNA甲基化是一种重要的表观遗传调控方式,参与对植物生长发育的调控,并在植物逆境胁迫响应中发挥作用。DNA甲基化的建立和维持是胞嘧啶甲基转移酶、染色质重塑酶、组蛋白修饰因子和去甲基化因子等协同作用的结果,环境胁迫能诱导植物体内DNA甲基化状态改变,进而改变基因表达水平和式样,影响植物的适应性。喜旱莲子草是一种恶性入侵植物,种内遗传多样性很低,主要依靠极强的表型可塑性侵占不同水陆生境。对克隆繁殖的喜旱莲子草个体进行不同时间的淹水处理,并用定量PCR方法检测16个DNA甲基化调控基因在不同处理条件下的表达水平和变化趋势,发现其中13个基因在不同处理时间点的表达水平有明显变化,且在淹水植株中多数基因在处理前期被强烈诱导上调表达。运用亚硫酸氢钠测序技术对两个在不同水陆条件下明显差异表达基因(Contig942和Contig23336)的上游启动子区甲基化动态进行分析,发现启动子区多个胞嘧啶位点的甲基化修饰状态在不同水陆条件下及淹水处理的不同时期呈现快速且可逆的动态变化,可能影响这些基因在不同环境条件下的表达水平。本研究结果能帮助了解喜旱莲子草表型可塑性变异和适应性发生的分子机理。     

5-azaC对小麦幼苗生长及盐胁迫后DNA甲基化变异的影响

DNA甲基化是调节植物生长发育,调控逆境基因表达的表观遗传机制之一。该研究采用不同浓度的DNA甲基化抑制剂5-azaC处理耐盐性不同的春小麦种子,分析其对种子萌发及盐胁迫后叶片基因组DNA甲基化的影响,探究DNA甲基化与小麦耐盐性之间的相关性。结果表明:(1)5-azaC显著抑制幼苗根长伸长,降低根系鲜重和干重。(2)甲基化敏感扩增多态性(MSAP)分析发现,单独盐胁迫后甲基化水平上升, 5-azaC预处理材料经盐胁迫后甲基化水平呈下降趋势。(3)盐胁迫后基因组同时发生DNA去甲基化和DNA甲基化。敏盐品种‘新春6号’DNA去甲基化比率上升,DNA甲基化增加的比率下降;耐盐品种‘新春11号’DNA去甲基化比率和DNA甲基化增加的比率均上升,但去甲基化比率大于DNA甲基化增加的比率,说明盐胁迫引起的基因组DNA去甲基化为主,5-azaC预处理提高了盐胁迫下DNA去甲基化的比率。(4)DNA甲基化修饰位点序列分析发现,在核糖体亚基蛋白、蛋白激酶和转座子序列均存在DNA甲基化修饰现象,说明存在多种代谢途径共同参与了盐胁迫调控。     

尿路致病性大肠杆菌中Ⅰ型限制-修饰系统C5423-5425的鉴定

[目的] 多方面鉴定尿路致病性大肠杆菌中的Ⅰ型限制-修饰（restriction-modification,RM）系统C5423-5425,并揭示其功能与生理意义。[方法] 利用Lambda Red重组系统构建CFT073 DNA甲基化转移酶基因缺失株Δc5424;利用单分子实时测序分析以获得C5424甲基化修饰的位点与基序;利用转化效率试验说明RM系统抵御外源DNA的转化;利用转录组测序和荧光定量RT-PCR鉴定C5424的调控基因;利用软琼脂平板运动试验等方法研究细菌生理功能的变化。[结果] 用生物信息学方法鉴定了一个Ⅰ型RM系统;获得了c5424的突变株;鉴定了C5424修饰的靶序列G^mAGNNNNNNNGTCA/TG^mAC NNNNNNNCTC,并揭示了靶序列在基因组中的分布;C5424系统可以抵御外源DNA的进入;c5424的缺失显著影响17个基因的表达,包括运动相关基因motB和抗活性氯基因rclR等;c5424的缺失显著影响CFT073的运动能力和抗次氯酸的能力。[结论] 本文从多方面鉴定了尿路致病性大肠杆菌CFT073中的I型RM系统C5423-5425,这个系统对细菌具有重要的生理意义。本文对研究细菌的表观遗传学具有参考价值。     

RNA的m6A修饰与心血管疾病

N~6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m~6A)是存在于多种RNA中的化学修饰方式,最常见于mRNA。RNA的m~6A含量和效应受到甲基转移酶(Writers)、去甲基酶(Erasers)和甲基化阅读蛋白(Readers)的动态调控。与DNA甲基化修饰和组蛋白修饰相似,它们都参与了多种生物学过程,并与多种疾病的发生发展相关。本文先简要综述m~6A修饰的动态过程及生物学功能,然后重点介绍m~6A修饰与心血管疾病关系的研究进展。     

植物DNA甲基化作用机制的研究进展

DNA甲基化是表观遗传学的一种重要修饰形式,也是一种重要的基因表达调控机制。DNA甲基化的异常模式可导致植物生长发育异常。文中从植物DNA甲基化模式入手,对DNA甲基化在调控基因表达和维持基因组稳定性的分子功能、DNA甲基化在植物发育、参与植物对生物和非生物胁迫的反应等方面的相关研究进行回顾和总结,为深入了解DNA甲基化的作用机制并将DNA甲基化应用于植物新品种的培育和遗传改良研究提供一定的参考。     

表观遗传修饰介导的植物胁迫记忆

植物因其固着生长的方式, 已经进化出各类特殊的机制来适应多变的外界环境。为提高自身的存活率, 植物进化出一类胁迫记忆机制, 以适应环境和保护自己。表观遗传修饰不仅能调控植物的正常生长发育, 而且参与植物对各种非生物或生物胁迫的响应。近年的研究表明, 表观遗传修饰在植物胁迫记忆调控中也发挥重要作用。例如, DNA甲基化、组蛋白甲基化及乙酰化等表观遗传修饰参与并维持特定的胁迫记忆。该文主要对表观遗传修饰介导的植物胁迫记忆最新进展进行综述, 并展望未来的重点和热点研究方向。     

粉被虫草N6-(2-羟乙基)腺苷高产菌株的原生质体诱变育种*

在粉被虫草(Cordyceps prainosa Petch)无性型——粉被马利娅霉(Mariannaeapruinosa Liang)原生质体形成和再生的前期研究基础上,报道了通过原生质体诱变培育高产N⁶-(2-羟乙基)腺苷菌株的研究结果。粉被马利娅霉Cp-14单孢子株经15W紫外灯照射后,获得一高产突变株MpM-135．经多代移植后,此突变株比出发菌株Cp-14的N⁶-(2-羟乙基)腺苷含量提高了14.8％。实验还表明,粉被虫草无性型菌丝提取物对枯草杆菌(Bacillussubtilis)抗紫外辐射效果与菌丝所含N⁶-(2-羟乙基)腺苷含量有正相关性。     

表观遗传修饰介导的植物胁迫记忆

植物因其固着生长的方式, 已经进化出各类特殊的机制来适应多变的外界环境。为提高自身的存活率, 植物进化出一类胁迫记忆机制, 以适应环境和保护自己。表观遗传修饰不仅能调控植物的正常生长发育, 而且参与植物对各种非生物或生物胁迫的响应。近年的研究表明, 表观遗传修饰在植物胁迫记忆调控中也发挥重要作用。例如, DNA甲基化、组蛋白甲基化及乙酰化等表观遗传修饰参与并维持特定的胁迫记忆。该文主要对表观遗传修饰介导的植物胁迫记忆最新进展进行综述, 并展望未来的重点和热点研究方向。     

夏季台湾海峡南部海域上层水体的生物固氮作用

2011年6-7月,利用¹⁵N₂示踪法实测了台湾海峡南部海域的生物固氮速率,结合温度、盐度、天然颗粒物氮同位素组成的分布,分析并讨论了影响研究海域生物固氮速率的环境因素。结果表明,夏季台湾海峡南部海域的生物固氮速率介于 168-1080 nmol m^-3 d^-1之间,平均为537 nmol m^-3 d^-1,较高的生物固氮速率大多出现在次表层水体中。研究站位的积分固氮速率变化范围为11-40 μmol m^-2 d^-1,平均为23 μmol m^-2 d^-1。积分固氮速率的空间变化与不同水团的影响有关,在受黑潮水影响的海域,生物固氮速率较高,而在上升流和受河流冲淡水影响的海域,生物固氮速率较低,说明较低的水温及较高的无机氮营养盐可能会抑制研究海域的生物固氮作用。研究海域天然颗粒物δ¹⁵N与生物固氮速率之间呈现良好的负相关关系,表明天然颗粒物氮同位素组成可定性指征研究海域生物固氮作用的强弱。     

Cr3+和Cd2+对普通小球藻生长及抗氧化酶活性的影响

[目的] 为探究重金属对淡水绿藻生长的影响。[方法] 选取对水质检测具有明显指示作用的普通小球藻（Chlorella vulgaris）为实验材料,CdCl₂·2H₂O和CrCl₃·7H₂O提供重金属离子,探究不同浓度Cr³⁺和Cd²⁺在单一和复合胁迫下对藻细胞浓度、叶绿素a及相关抗氧化酶活性的影响。[结果] 随着Cr³⁺和Cd²⁺浓度不断增加,藻细胞浓度呈先增长后下降趋势;叶绿素a含量呈现先下降后升高再下降的现象,浓度为1 mg/L的单一和复合胁迫下有最大值,且毒性作用表现为Cr³⁺ < Cd²⁺ < Cr³⁺+Cd²⁺;与藻细胞膜相关的丙二醛（MDA）和过氧化氢（H₂O₂）含量随着重金属离子浓度的增大而增长;重金属离子浓度低于10 mg/L时对藻细胞内抗氧化酶系统中的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）表现为促进作用,而大于10 mg/L时具有抑制作用。[结论] 结果表明在单一或复合重金属胁迫下,普通小球藻会充分调动与抗逆性相关的酶来维持自身的正常生长。     

非生物胁迫下植物表观遗传变异的研究进展

植物在整个生命过程中固着生长,不能主动躲避外界不良环境的危害,需要通过自身的防御机制来抵御和适应外界胁迫,而表观遗传修饰在调控植物应对不良环境胁迫中起重要作用。该文从DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA等方面进行了综述,主要阐述了近年来国内外有关非生物胁迫下植物的表观遗传变化,以期为利用表观遗传变异提高植物的抗胁迫能力提供参考。     

拟南芥根皮层细胞质膜内向K+通道电生理特性分析

利用膜片钳技术对模式植物拟南芥根皮层细胞原生质体的内向跨膜钾电流进行了全细胞记录 ,并对内向K⁺通道的特性进行了分析 .结果表明 ,拟南芥根细胞质膜上的内向K⁺通道由超极化膜电位所激活 ;该通道具有较高的K^+/Na⁺选择性 ,可被TEA⁺和Ba^{2 +}等K+通道阻断剂所抑制 ,而且对胞内自由Ca^{2 +}浓度变化不敏感 .这为进一步利用模式植物拟南芥进行植物K⁺吸收机制以及植物抗盐机制的研究奠定了基础 .     

植物非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰的蛋白质组学研究进展

蛋白质赖氨酸乙酰化是植物中普遍存在的重要蛋白质翻译后修饰过程。过去的研究主要集中在染色体组蛋白的乙酰化修饰及其调控机制。目前,随着定量乙酰化蛋白质组学技术的发展,大量非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰被发现,其在植物中存在的普遍性及其生理功能的重要性也随之凸显。非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰在植物不同组织、器官和细胞器中大量存在,广泛参与植物生长发育的各种代谢过程的调控,并在植物应答和适应逆境胁迫中发挥作用。综述了近年来植物非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰的蛋白质组学研究进展,阐明乙酰化修饰在植物不同组织和亚细胞中的分布特征以及在植物生长发育和逆境胁迫响应中的作用,并阐述乙酰化修饰与其他蛋白质翻译后修饰的交互作用,最后对未来的研究进行展望和讨论。