Alu元件在染色质三维结构层次上的生物信息学分析

染色质在细胞核内三维高级结构包括最底层的核小体、核小体组成的"串珠"结构、螺线管纤维结构、染色质/DNA环结构(chromatin/DNA loop)、拓扑结构域(topologically associated domain, TAD)等多层次结构。其中,TAD因在不同的细胞类型中相对稳定且保守,被认为是染色质三维结构的基本单元。Alu元件是一种哺乳动物基因组中占据了较大比例的短散在重复元件,其广泛存在且种类繁多,目前关于Alu元件功能上的研究尚不透彻。本研究对Alu元件与染色质三维结构的关系进行研究,分析了Alu元件在染色质三维结构形成中的作用,并通过染色质三维结构上的距离关系对Alu元件子族的演化流程进行了探索。结果发现,Alu元件参与的染色质间相互作用在高强度的染色质相互作用中的比例随着强度增加而逐渐增高,表明Alu在染色质三维结构构建的过程中发挥了重要的作用。同时,研究还发现Alu元件在染色质上相互作用的强度与进化上的关系存在着一定的正相关性,表现在一维序列进化距离上比较接近的Alu元件在染色质的三维结构上也会彼此相互靠近。     

反义RNA转录——基因表达调控的一种表观遗传学机制

反义RNA(antisense RNA,AS-RNA)是一种存在于细胞内的非编码RNA,反义转录在哺乳动物基因组中广泛存在,可能在基因表达的相关调控机制中起着重要作用。目前研究发现,ASRNA主要是通过表观遗传学上的改变,对基因进行调控。DNA甲基化水平的改变,组蛋白修饰引起的染色质构型重塑,以及其它非编码RNA的调控作用均与AS-RNA有着密切的关系。     

染色质构象解析技术——Hi-C及染色质构象信息提取

真核生物染色质在核内的空间组织形式能影响DNA的空间分布,因而对基因转录、DNA复制等生物学过程具有调节作用。目前对这种空间上高度有序的基因组结构的认识还是粗糙的、碎片式的和不完整的。近年,利用染色质构象捕获技术发展起来的衍生技术——Hi-C技术,是一种研究全基因组范围的染色质相互作用以及探明全基因组的三维结构的分析技术。利用Hi-C技术能够对染色质内部或所有染色质之间的相互作用进行精细分析,从而把基因表达调控引入到空间的、全局性的研究层面,为全面解析与DNA有关的生物学过程的机理开启新的契机。本文主要阐述染色质构象解析技术Hi-C的实验原理、数据处理以及染色质构象信息提取,包括染色质内相互作用情况分析、全基因组基因活性分类、拓扑关联结构域(TAD)和染色质环(chromatin loop),介绍染色质构象信息与基因调控研究方面的国际前沿进展。     

植物RNA聚合酶Ⅳ调控DNA甲基化和发育的研究进展

DNA甲基化是一类稳定可遗传的表观遗传修饰,在调控基因表达、沉默转座子和维持基因组稳定性等方面发挥重要作用。植物中,DNA从头甲基化通过RNA指导的DNA甲基化(RNA-directedDNAmethylation,RdDM)途径建立。植物特有的DNA依赖的RNA聚合酶Ⅳ(DNA-dependent RNA polymerase Ⅳ, Pol Ⅳ)是RdDM途径核心蛋白,转录产生非编码RNA,通过RdDM途径引导从头建立DNA甲基化,进而调控植物基因表达和生长发育。Pol Ⅳ行使功能受多个蛋白调控：组蛋白阅读器SHH1 (SAWADEE homeodomain homolog 1)识别H3K9甲基化引导Pol Ⅳ到基因组特定位点;染色质重塑因子CLSY (CLASSY)蛋白家族协助Pol Ⅳ识别靶位点;RNA依赖的RNA聚合酶2 (RNA-dependent RNA polymerase 2, RDR2)将Pol Ⅳ转录产生的单链RNA转换成双链RNA。本文总结了Pol Ⅳ及其调控蛋白调控植物DNA甲基化和发育的研究进展,以期为DNA甲基化研究和农作物育种提供参考。     

细胞核内小干扰RNA介导的表观遗传和基因表达调控

RNA干扰(RNAi)是真核生物中一个非常广泛而且保守的基因表达调节机制.长度为20~30个核苷酸的具有调控作用的小RNA广泛存在于几乎所有的真核细胞中,这些小RNA参与和调控许多基本的生命过程,如异染色质的形成、基因组稳定性的维持、发育的时空调节、细胞命运的决定、DNA的损伤与修复反应,以及抗病毒反应等.这些小RNA的产生和调节的失衡往往会导致一系列重大疾病的发生与发展.RNAi在细胞质里主要是通过抑制翻译和诱导靶标mRNA的降解来进行.在细胞核中,RNAi则有多种作用方式.本文将重点阐述小RNA在细胞核里的基因表达调控的分子机制,包括诱导异染色质形成、介导表观遗传修饰、调控染色体分离,以及调控转录和选择性剪切等过程.     

染色质构象调控真核基因的表达

真核基因的表达受到各种顺式调控元件、反式作用因子、染色质DNA以及组蛋白表观遗传修饰等多因素、多层次的调控。染色质三维空间结构的变化在调控真核基因表达方面也发挥了至关重要的作用。染色质构象的变化一方面可以使增强子等调控元件与靶基因相互靠近,从而促进基因表达;同时也可能通过形成空间位阻结构阻碍调控元件作用于靶基因,抑制基因表达。虽然染色质结构变化调控真核基因表达的机制仍缺乏较为精确的分子模型,但在组蛋白修饰、核小体定位、染色体领域以及染色质间相互作用等表观遗传学研究中,已经发现有诸多证据支持染色质构象在真核基因表达调控中的重要地位。文章主要综述了染色质结构及其构象的变化等对真核基因表达调控的影响。     

长非编码RNA与蛋白质的相互作用

长非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸但缺乏蛋白质编码潜力的调控型RNA。lncRNA在真核生物基因组中广泛转录,并且能够在多种层次以灵活的方式对基因表达进行调控。lncRNA能够与染色质修饰复合物及转录因子等蛋白质相互作用,这种相互作用提高了基因表达调控的灵活性和复杂性。本文将介绍部分具有代表性的lncRNA-蛋白质相互作用及其在基因表达调控中的作用。     

果蝇核小体定位研究进展

基因组上核小体位置的确定涉及DNA、RNA聚合酶、转录因子、后转录修饰与组蛋白变异、组蛋白修饰酶和染色质重塑复合体之间的相互作用。真核状态基因组的DNA是被包裹在核小体中,故理解控制核小体沿DNA定位的原理对于进一步理解组蛋白结合所执行的基因功能是非常必要的。而核小体的定位在诸多细胞过程中起着重要重要,比如转录调控、DNA复制和修饰等。因此核小体定位已逐渐成为目前遗传学研究的热点以及表观遗传学的重要研究内容并且也将在未来生物学研究中占据相当重要的位置。本综述以果蝇为例,全面介绍核小体定位的研究现状和未来方向。     

核基质结合序列（MAR）与基因表达调控

核基质结合序列（MAR）是能在体外与核基质特异结合的DNA序列,广泛存在于染色质Loop结构的边界序列中。随着研究的深入,发现MAR序列不仅在染色质折叠中起到重要作用,影响邻近内源基因表达,而且将MAR序列构建到外源基因表达盒两侧转化动植物时,也影响外源基因的表达。因此,MAR序列是基因组中一种重要的基因间边界序列,为阐明非编码序列在基因表达中的作用和构建真核生物高效表达载体提供了新途径。     

酿酒酵母INO80染色质重塑复合物调控基因表达的研究进展

表观遗传调控是真核生物基因表达精细调控的重要组成部分,主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑。其中,染色质重塑因子可影响组蛋白修饰酶和转录因子与特定位点的结合,在基因表达调控中占有重要地位。INO80复合物是进化上保守的染色质重塑复合物,能利用ATP水解获得的能量促进核小体的滑动和驱逐。INO80复合物除了在DNA复制、修复中发挥重要功能外,还通过改变DNA可及性调控酿酒酵母的基因表达。本文综述了染色质重塑复合物的分类及组成,重点介绍了酿酒酵母多亚基复合物INO80在基因表达调控中的重要功能,包括驱逐RNA聚合酶Ⅱ、响应信号转导途径和改变基因表达水平等,并着重总结了其在酿酒酵母环境胁迫响应机理中的研究进展。深入研究INO80染色质重塑复合物的功能,可为理解真核生物精细代谢调控的机制,并进一步开发基于染色质重塑等表观调控水平的微生物代谢工程和合成生物学改造策略,提高菌株的环境胁迫耐受性和发酵性能提供基础。     

小鼠对天花粉蛋白体内及体外免疫应答的基本特点

C 57 BL/6 J小鼠在应用弗氏全佐剂或铝矾为佐剂结合天花粉蛋白免疫后都能引起抗原特异的IgE类抗体的反应以及其它Ig类抗体的反应;IgE的滴度和总的抗天花粉蛋白抗体的滴度的动态变化趋势基本一致,但并不完全同步。IgE类上升得较IgG等类抗体为慢,但上升的速度要快。脾和肠系膜淋巴结细胞分泌抗体的动态变化也和血清并不完全一致。天花粉蛋白在一定浓度下能抑制小鼠T淋巴细胞在体外的抗原特异的增殖反应和ConA反应。这抑制并不限于增殖过程的启动。补充外源性的IL-2也不能消除这抑制作用。天花粉蛋白加热变性后丧失了对小鼠淋巴细胞的毒性,并能引起经未变性天花粉蛋白体内致敏的小鼠的T淋巴细胞在体外的明显增殖。应用微量的天花粉蛋白为抗原,以及少量的无凝集素的conA条件培液等能在体外诱发致敏的B淋巴细胞产生二次抗体应答。     

对果蝇S期细胞内组蛋白基因的原位定量分析

利用微型计算机控制的荧光显微镜、荧光强度检测仪和图像记录装置并结合荧光原位杂交法对果蝇细胞核内组蛋白基因的复制时期进行了研究,从而建立了一套细胞内直接定量分析的方法。根据果蝇胚胎原代培养细胞核的DAPI染色强度确定处于S期的细胞。用杂交信号的荧光强度与细胞核荧光强度的相关关系来反映组蛋白基因的复制时期。结果表明果蝇组蛋白基因的复制是在DNA合成早期进行的。这套方法至少可直接在细胞上对每套基因组100以上拷贝数的熏复DNA序列进行有效的定量分析。     

内分泌细胞中溶酶体对激素分泌调节的作用

本实验用外源性雄激素引起垂体促性腺激素细胞和睾丸间质细胞分泌抑制,对这两种细胞中的溶酶体及分泌吞噬和自体吞噬活动进行了超微结构形态观察和半定量分析。实验中应用了CMP酶细胞化学技术和免疫胶体金技术。研究结果显示,在分泌受抑制状态下,垂体促性腺激素细胞中溶酶体增多,分泌吞噬活动加强;与此同时,睾丸间质细胞也表现溶酶体增多、自体吞噬活动加强。这些结果不仅再次证明在分泌蛋白质激素细胞中溶酶体以分泌吞噬的方式参与了激素分泌调节,更重要的是初步证明在分泌类固醇激素细胞的分泌调节中,也有溶酶体的参与,其形式是自体吞噬作用。细胞通过自体吞噬作用得以在短时间内清除一部分合成激素的细胞器和其中的激素,这可能是分泌类固醇激素的细胞及时有效地调整激素分泌量的一项重要机制,与分泌蛋白质激素细胞的分泌吞噬有着相同的意义。     

烟草合子与二胞原胚在离体培养中的发育

用酶解-研磨法分离烟草与大叶烟草受精后的胚囊,继之以显微解剖分离合子与二胞原胚。将3—5个合子或二胞原胚置于微室的琼脂糖小滴中,以预先培养3—4天、分裂1—2次的烟草、大叶烟草或黄花烟草叶肉原生质体饲养。培养基为KM8p与其它附加成分。在25℃与黑暗下静置培养。培养3—4天,约60%合子完成第一次分裂。多数行不等分裂产生大小两个细胞。12天后形成少数原胚或多细胞团。二胞原胚培养亦分裂为多细胞原胚。研究了合子分离方法、合子发育时期、饲养细胞种类与培养天数等因素对合子离体发育的影响。     

arg-13可能参与鸟氨酸在粗糙脉孢霉线粒体的过膜转运(英文)

arg-13为精氨酸代谢途径里的一个渗露型突变。经研究发展了该突变的严格选择方法。该法省略了基本培养基的氮源而加上相似浓度的鸟氨酸与赖氨酸。此法在严紧山梨糖/葡萄糖条件下能强烈抑制arg-13突变株生长,但在斑点试验条件下允许arg-13突变株生长。由于鸟氨酸是通过线粒体合成和由细胞质至线粒体的过膜转运而积累,我们构建了arg-4,arg-13双突变株,其中arg-4阻断了线粒体鸟氨酸合成。在斑点试验条件下,arg-4,arg-13双突变株能利用鸟氨酸作为唯一氮源与精氨酸合成前体,但受赖氨酸与刀豆氨酸强烈抑制。具正常鸟氨酸转运功能的arg-4单突变株在鸟氨酸基本培养基的生长只受微弱的赖氨酸抑制。已有报道arg-13为嘧啶合成代谢途径里pyr-3(CPSACT~ )突变的部分抑制基因,序列分析表明arg-13编码一线粒体转运酶。本文数据提示arg-13在线粒体鸟氨酸过膜转运过程中起主要作用。arg-13突变株仍携带一定的线粒体鸟氨酸转运功能并受碱性氨基酸赖氨酸、刀豆氨酸抑制,可能为另一线粒体碱性氨基酸转运酶介导。     

家兔胚泡ICM在体外培养系统中的行为

一、用显微外科方法从兔早期胚泡分离来的ICM在所用的体外培养系统中的行为,因ICM的生长状态而不同。呈带状生长的ICM从近端向远处延伸,而细胞的分化则从远端逐渐向近端进行,它具有明显的极性。细胞的分化秩序井然,层次分明。因此呈带状生长的ICM适用于进行细胞分化和细胞谱系的研究。二、呈团块状生长的ICM,没有明显的极性,细胞分化开始于团块的外表面,逐渐向中央进行。细胞分化开始稍晚一些,速度也较慢,这种生长状态的ICM适用于分离胚胎干细胞。三、兔子胚外内胚层从ICM分化来,它经历了二次分化的过程。第一次发生于培养后第三天(相当于交配后第七天),形成第一胚外内胚层-胚外体壁内胚层,它向远处迁移,远离原始外胚层。培养后四天(相当于交配后第八天),形成第二种胚外内胚层-胚外脏壁内胚层,它尾随体壁内胚层向远处迁移,其后缘的部分细胞向原始外胚层附近的滋胚层下面侵润。四、胚外体壁内胚层和脏壁内胚层的细胞是由少数决定了的和离开ICM的细胞分化和增殖而来。五、文中讨论了早期胚胎细胞分化的谱系问题。     

斑马鱼整胚原位杂交和显微注射转基因技术的建立(简报)

随着人类基因组框架图的完成,解读大量基因的功能和表达调控成为亟待解决的问题。因此通过模式生物从个体水平、细胞水平和分子水平研究基因功能及其表达调控日益成为一个重要的研究领域。斑马鱼(Brachydanio rerio)是近年来崛起的一种模式生物。它的显著优势在于:个体小,便于大批量饲养;产卵量大,胚胎透明,易于观察和操作;体外发育,发育迅速,2—3天即可完成主要器官的建成;可以方便的进行大规模的诱变和突变型筛选等研究。它已成为脊椎动物胚胎发育遗传学和基因功能研究中理想的模式生物。整胚原位杂交技术是     

核体(Karyoplast,细胞去核产物)合成RNA的能力

近十年来由于细胞松弛素B(Cyto-chalasin B,以下简称CB)引起细胞群体去核的方法的建立和不断完善,为细胞核与质的相互作用关系研究提供了一个新的实验手段。为详尽地了解CB处理细胞所获的核体和胞质体的特性,以便利用其进行核质关系方面的研究,我们利用显微与电镜放射自显影技术对CB处理所获各类核体作了RNA代谢的研究。核体(Karyoplast)是外面包被着细胞质膜并带有不同量胞质的细胞核,核体本身就是研究细胞核与质相互关系的好材料。通过对核体的研究,可从中探讨大分     

理化诱变引起的小麦再生株染色体变异

小麦幼胚和愈伤组织经理化诱变后形成的再生株M_1R_1和C_1R_1,具有比R_1株高的染色体变异频率,其染色体数目变化于35—46之间,但无倍数变异。理化诱变处理提高了再生株中含非整倍体、棒状二价体、单价体、等臂环和四价体的细胞频率,其中以1000伦琴γ射线照射未成熟胚处理的再生株染色体变异频率为最高。其次为2 mmol/L叠氮化钠处理愈伤组织的再生株。经过二倍体和单倍体选择,染色体变异大为减少,但仍保有较高频率的单价体。     

沙冬青冬季叶绿体的超微结构特征

沙冬青在冬季的叶肉细胞中有丰富的叶绿体,经常聚集在一起,相互重叠,相互嵌合,有的还相互融合。大部分叶绿体为凸透镜形,多余叶绿体主要为V形、蝶形、连婴形和哑铃形。它们的被膜不光滑,常凹凸不平,甚至出现突起和内陷。类囊体十分发达,质体小球很多,但淀粉粒缺乏。大部分叶绿体形态结构正常,有的还在出芽和分裂。少数叶绿体与此不同,它们已经衰老,其中一些正在解体或已经解体。