染色体三维结构重建方法研究

染色体三维结构重构问题是近年生物领域中基因组学的热点研究问题,是以二维交互频率数据为基础来预测其三维空间结构。最新相关实验表明染色质的三维空间结构对于基因表达、调控等方面都具有重要意义。而Hi-c数据能利用染色质交互信息形成二维接触矩阵重构出染色体三维结构。本综述以染色体三维结构重建方法为研究对象,通过对染色体三维结构重建方法进行比较分析,综述了目前基于Hi-c数据在染色体三维结构重建中的经典方法,系统介绍了染色体三维结构重建技术的发展脉络,以促进染色体三维结构重建的进一步研究。     

染色质三维结构重建及其生物学意义

真核生物的基因组在细胞核中以染色质的形式存在,染色质的功能与它的三维结构紧密相关,例如,基因组的复制、转录、调控、DNA突变、长链非编码RNA的传播和胚胎发育等生物功能都是在细胞核的三维空间中完成的.随着染色体构象捕获及其衍生技术与高通量测序技术的结合,产生了大量的染色质交互作用数据.根据这些染色质交互作用数据,研究人员已经提出很多种方法来重建染色质的三维结构.这些方法有助于在不同分辨率下系统地研究染色质的三维结构,为更好地了解染色质的调控功能提供了结构依据.本文总结了近期染色质三维结构建模方法的进展,并探讨了其在研究染色质生物学功能方面的应用.     

染色质互作相关转录因子的挖掘及功能分析

染色质互作是真核生物基因组组装的基础,并且在调控真核基因细胞特异性表达中发挥重要作用.染色质互作的发生与特定的蛋白质有关,目前已经发现CTCF (CCCTC binding facor,转录阻抑物)和黏连蛋白与染色质互作相关,然而并不清楚是否还有其他蛋白质参与染色质互作.我们将整合高通量染色体构象捕获(Hi-C)和染色质免疫沉淀-测序(ChIP-seq)数据,在GM12878和K562细胞系中挖掘与染色质互作相关的转录因子,并对发现的转录因子做功能分析.我们在频繁发生互作的染色质位点中发现RUNX3、SPI1等转录因子也可能参与染色质互作.另外,通过FP-growth的数据挖掘方法还发现多个转录因子可能协同作用参与染色质互作.研究结果将为染色质互作相关实验的开展提供先验知识.     

水貂的染色体研究

采用复制带、C带和硝酸银染色等分带技术研究了水貂的核型和带型。结果表明,2n=30,枝型为10（M）＋16（SM）＋2（A）,XX（M）。C-带显示该水貂的一些染色体的结构异染色质比较丰富,从着丝粒区域延伸到两臂上,No.5染色体着丝粒结构异染色质有些弱化;X染色体的结构异染色质较常染色体的丰富。Ag-NORs有3个,分布在No.8染色体的次缢痕区域和一条No.2染色体长臂接近着丝粒的区域。     

染色体高层结构研究

真核细胞染色体的构筑和功能可以说是生物学中一系列没有解决的最重要的问题之一.诸如染色体中DNA序列组织,非活性染色质结构,基因活化表达时染色体结构的变化;在分化组织中活化基因的决定、维持和调控,细胞周期运行过程中染色体结构的调节,DNA复制过程中染色质的去组装和重组装机理,中期染色体结构等问题,都待于探讨研究.近年来由于分子生物学技术、生物化学技术和染色体制备技术的进展,染色体显带技术和染色体电镜技术及各物理、化学手段的应用,使得染色体的生物学研究取得了一定的进展.     

限制酶AluI显带和CA_3/DA/DAPI染色表达的家猪染色体结构异染色质

采用限制酶AluI显带、CA_(?)/DA/DAPI荧光染色和常规C带技术研究了家猪染色体着丝粒结构异染色质,结果表明:着丝粒结构异染色质至少可被区分为3类,并且在染色体组内各有其特异的染色体分布。将家猪染色体DA/DAPI荧光带和限制酶AluI显带与人类染色体比较,发现家猪13—18号端着丝粒染色体显带特征与人染色体1,9、16、Y一致。提示家猪13—18号端着丝粒区结构异染色质存在与人类随体DNA相似的DNA组成。     

下一代测序中ChIP-seq数据的处理与分析

将染色质免疫共沉淀技术(ChIP)与下一代高通量测序技术相结合的染色质免疫共沉淀测序(ChIP-seq),已成为功能基因组学、特别是基因表达调控领域研究的关键技术。ChIP-seq实验带来的海量数据向生物信息学研究人员提出了新的挑战。由于此领域数据处理技术的发展大大滞后于实验技术进步,有必要系统地介绍和回顾ChIP-seq数据处理的各个方面,以便更多研究人员进入此领域设计或改进相应的算法。文章结合实例详细介绍了ChIP-seq数据整个流程,并重点讨论了其中的主要问题和关键环节,为这一研究领域的科研人员提供一个快速而深入的认识。     

黑线姬鼠华北亚种染色体研究

本文采用骨髓染色体制片法,对分布于山东的黑线姬鼠华北亚种的染色体组型,C-带、G-带和银染核型进行了分析研究。其核型为2n=48=38 T+8 M+XY。X为较小的端着丝粒染色体,Y为组型中最大的染色体。几乎每个常染色体的着丝粒区都具异染色质。性染色体的异染色质丰富。No.10和No.18染色体具NOR(?)。每条染色体都显示出较清晰的G-带。同时对黑线姬鼠精母细胞的减数分裂进行了观察,并将山东标本与欧洲标本的核型进行了比较,其性染色体有显著差异。     

染色质高级结构——基因组调控的重要形式

真核生物的染色体高度致密,且在细胞核中形成多种构象。近年来发展起来的染色体构象捕获技术及其衍生技术,使得在分子水平上研究染色质结构与功能成为可能。越来越多的证据表明,染色质高级结构的形成并不是随机的,而是参与调控基因表达的一个关键因素。主要介绍基于染色体构象捕获技术发展出的不同技术,并总结目前关于染色质高级结构的特征与功能的知识。     

牛肾细胞染色体中染色质纤维的包装及RNP的分布

应用培养的牛肾（ＢＫ）细胞及分离的ＢＫ细胞染色体做常规透射电镜样品,经表面舒展技术和临界点干燥制备ＢＫ细胞染色体的扫描电镜样品,并结合电镜细胞化学研究了ＢＫ染色质纤维的包装及核糖核蛋白（ＲＮＰ）的分布。观察到ＢＫ染色体具有多级双股螺旋结构。在染色体横切面中,可见染色体中央有一低电子密度的无染色质区,该区内有大量ＲＮＰ物质。在染色质区ＲＮＰ较少,分布在染色质纤维间,与中央轴区的ＲＮＰ相连续,表明ＲＮＰ在染色体中呈不均匀分布。