基于Hi-C数据的染色体三维分析计算方法

真核生物的染色质在细胞核中高度折叠且有序排列,这种三维结构对基因转录和DNA复制等细胞功能发挥至关重要。近年来Hi-C数据的涌现,使得研究染色质三维交互作用及其空间结构成为了可能。自2009年Hi-C被开发以来,已经出现了许多用于处理Hi-C数据的生物信息学工具,从原始序列比对到接触矩阵的可视化,均提供了系统的Hi-C数据处理过程或解决某一个特定问题的方法。本研究全面介绍了传统的Hi-C数据处理工作流程,以及近十年来新兴的Hi-C数据处理工具以及其未来发展方向。     

激光扫描共聚焦显微镜对人类染色体三维结构的观察

为了获得染色体内部结构的多种信息,以及对染色体形态构建提供有益的尝试,本试验利用荧光染料的特异性标记及激光扫描共聚焦显微镜的连续断层扫描和三维重建的特点,对人类染色体的形态结构进行观测,结果显示：本方法不仅能显示染色体的荧光带纹的分布状况,而且能作染色体内部的一系列光学切片和染色体三维结构的观测。     

基于Hi-c数据的酵母染色体三维结构重构

通过染色体交互频率数据(Hi-c)来预测染色体三维空间结构是近年表观遗传研究热点。研究表明染色体三维空间结构在生物基因表达、调控等方面起到重要作用,对其进行三维重构是研究细胞代谢过程的基本途径。针对酵母Hi-c数据在不同染色体所呈现出的统计特征,拟合出每条染色体交互频率数据分布的数学模型,然后利用梯度上升迭代算法预测并重构其三维结构,并给出模型评估指标。实验结果表明,模型具有较高可重复性和预测精确度。     

树鼩脑三维结构重建的研究 Ⅲ.脑外形立体结构的计算机辅助绘图

作者曾经详细介绍过树鼩脑切片二维结构重建的数据采集、计算机处理数据的算法及图形生成技术。在此基础上,本文介绍树鼩脑三维结构重建的数学模型及其自动生成三维图形的基本技术与计算机绘图的部分结果。     

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.     

树鼩脑三维结构重建的研究 Ⅰ.脑切片图象的计算机辅助绘图

作者对生活在我国云南等地的树鼩(Tupaia belongeri chinensis)的脑与行为进行研究的同时,将采集的脑切片数据用电子计算机处理,建立了三维结构数学模型。本文介绍树鼦脑切片二维结构重建的数据采集、计算机处理数据的算法及图形生成技术。     

真核细胞染色体结构研究的某些进展

生物学中的重要课题之一是真核细胞染色体结构的研究,它涉及到诸如癌变、基因调控、细胞分化、发育等重要和基础课题。目前,关于30nm 染色质纤丝如何压缩形成中期染色体仍存在分歧。其中主要有3种模型:放射环模型、螺旋模型、折叠纤维模型。特别是放射环模型最近引起广泛的注意和争论。该模型认为中期染色体是由约30nm的染色质纤丝以染色体纵轴为中心向外辐射状伸出的环集缩而成。本文拟对这一方面的研究工作进行综述和讨论。1977年,Laemmli 等以中期 Hela 细胞为材料,用硫酸葡聚糖和肝素处理,去除组蛋     

利用改进的3DMax算法重构染色体3D结构

近年来,随着高通量染色体构象捕获(Hi-C)等技术的发展和高通量测序成本的降低,全基因组交互作用的数据量快速增长,交互作用图谱分辨率不断提高,促使染色体和基因组三维结构建模的研究取得了很大进展,已经提出了几种从染色体构象捕捉数据中构建单个染色体或整个基因组结构的方法。文中通过对在 Hi-C 数据基础上对染色体三维结构重建的相关文献进行分析,总结了重建染色体三维空间结构的经典算法3DMax的原理,并且提出了一种新的随机梯度上升算法:XNadam,是Nadam优化方法的一个变体,将其应用于3DMax算法中,以便提高3DMax算法的性能,从而用于预测染色体三维结构。     

颅底孔在多层CT三维重建中的测量研究

探讨颅底MSCT三维重建图像效果及主要孔的正常值,采用多层螺旋CT(MSCT),对200名正常成人(男100名,女100名)进行颅脑扫描,利用电子计算机三维重建程序立体地显示颅底外面的卵圆孔、棘孔、颈动脉管外口、破裂孔、茎乳孔、枕骨大孔,并观察其形态和测出其内径及其性差。     

16层螺旋CT三维重建成像技术在骨盆骨折中的临床意义

目的:探讨16层螺旋CT三维重建成像技术在骨盆骨折中的临床意义.方法:选取2011年8月～2012年8月我院收治的骨盆外伤患者共60例,比较CT、DR片2种检查方法.结果:16层螺旋CT片检查出53处阳性,而DR片查出43处阳性及1例假阳性.2种检查方法比较:敏感度差异存在统计学意义(P＜0.05).结论:16层螺旋CT三维重建成像技术在骨盆外伤的诊断上有着显著的优势,综合使用VRT、SSD、CPR、MPR技术,能够检测出DR片不易发现的骨折,提高了诊断符合率,对骨盆骨折的诊断有着重要的临床意义.     

三维重建在口腔解剖生理学教学中的应用*

口腔解剖生理学是口腔专业重要的基础课程,本学科理论知识内容复杂,实践操作技能要求高,给老师和初学者在教与学的过程中带来很大的压力。本学科自开课以来一直在探讨选择最佳的教学方法,随着计算机图像技术的不断完善,CT三维重建也随之问世,颌面部三维重建模型,逼真形象,便于操作和理解,大大降低了学习难度,显著提高了教学质量,取得相当客观的效果。     

Three-Dimensional Reconstruction of the Stomatal Complex in Pinus canariensis Needles Using Serial Sections

Abstract: The three-dimensional (3D) morphology of the stomata in leaves of Pinus canariensis is described with respect to the spatial arrangement of guard cells, subsidiary cells, polar and lateral cells. Serial semi-thin sections of the stomatal apparatus were digitally reconstructed and analysed with regard to the position, shape and size of the cell types involved. The stomatal complex consists of 16 cells with uniquely shaped polar and lateral cells. The polar cells form a kind of roof above the epistomatal chamber thereby reducing the surface aperture. The structural features of the stomatal complex differ from other Pinus species and are presumed to be an adaptation to extreme environmental conditions.     

小鼠中期染色体制备方法探讨

目的:寻找小鼠细胞中期染色体制备过程中理想的取材方法和低渗的最佳时间,以及制片时滴片的最佳高度。方法:根据以往小鼠染色体制备方法的基本步骤,在取材方面进行对比,同时分别设置4个加入低渗液的时间和4个滴片高度进行试验对比。结果:各低渗时间段和各滴片高度所制备的结果存在一定的差异性,制备成功率和良好率最高的低渗时间为25 min,滴片高度为20 cm。结论:取材骨髓比较容易和简洁制备中期染色体,最佳低渗时间为25 min,最佳滴片高度为20 cm。     

水稻中期染色体和DNA纤维的高效制备技术

水稻中期染色体和DNA纤维制备是水稻分子细胞遗传学研究中的关键技术。目前,这两个技术还有很多不足,该研究建立了高效制备水稻中期染色体和DNA纤维的方法。该方法制备的染色体,分裂相多、杂质少、背景清晰、染色体分散且形态好,水稻根尖分生组织细胞的分裂指数高达25％。植物细胞的细胞壁是制备DNA纤维的最大障碍,所以必须先提取细胞核,然后裂解细胞核释放出DNA纤维。在这个研究中,还建立了一个用刀切法分离细胞核,进而用SDS裂解核膜,用载玻片拖出DNA来制备水稻DNA纤维的方法。该方法制备的DNA纤维多呈平行的细线,背景清晰,伸展的程度均匀,适合于原位杂交。     

Helical Structure Revealed upon the Condensation and Decondensation of Chromosomes of Vicia faba

By using conventional and stereo electron microscopy, helical structures were revealed in prophase and telophase chromosomes of root tip cells of Vicia faba. Longitudinal and transverse sections of the chromosomes showed that both prophase and telophase chromosomes were composed of chromatin fibres about 0.5μm in diameter and among the 0.5μm chromatin fibre thinner chromatin fibres with a diameter of about 0.2μm were found. In transverse sections, prophase chromosomes appeared to be a circular structure which contained a low electron density centre encircled by the 0.5 μm fibre. In longitudinal section of the chromosomes, the 0.5 μm fibres were seen to be orientated parallel to each other while constituted roughly a right angle to the long axis of the chromosome. Helical coils consisting of the 0.5μm fibre were identified easily by stereo electron microscopy. In transverse sections of telophase chromosomes, both the circular structure similar to that of the prophase chromosomes and the hoof-shaped structure composed of the 0.5μm fibre were observed, demonstrating4 the de-spiralization of the helical coils in the decondensation of the chromosomes. Based on these observations, the radial loop. model and the multiple coiling model are discussed.     

原子力显微镜在双微体形态学研究中的应用

原子力显微术(atomic force microscopy,AFM)是一种新型的纳米显微技术,由于其拥有标本制备简单、分辨率高等优点,因此常用于细胞超微结构的观察。双微体(double minute chromosomes,DMs)是基因扩增的主要表现形式,经常出现在肿瘤细胞及耐药细胞中,可使肿瘤细胞获得生存优势或产生耐药性,因此对双微体进行研究可使人类了解肿瘤的生长特性及其抗药性的产生机理。为寻找一种研究双微体的有效方法,本实验利用原子力显微镜对小鼠耐氨甲喋呤细胞3T3R500中的双微体进行观察,在获得双微体高分辨AFM形态图的同时,还对双微体的大小进行了测量,发现细胞中双微体大小存在差异。此外,就原子力显微镜在双微体研究中的一些技术细节进行了探讨。实验结果表明原子力显微术是研究双微体的一种有效手段。     

Three-Dimensional Reconstruction of Hematopoietic Organ of Bombyx mori Larva

Three‐dimensional reconstructions of a hematopoietic organ (HPO) from Bombyx mori larva were undertaken using light and electron microscopy. Each compact islet varied in sizes, but in the central area of the HPO their size became smaller. Compact islets and loose islets were made up of prohemocytes, plasmatocytes, and reticular cells, but there were differences in the proportions of these cells. Within the cytoplasm of reticular cells and within their cell projection, vacuoles were observed. Cell proliferation occurs primarily in the compact islets, and differentiation associated with the reticular cells occurs primarily in the loose islets. It can be inferred that reticular cells have a significant influence on proliferation and differentiation associated with hematopoiesis. According to the results of the 3‐D reconstruction, one reticular cell is in contact with eight or nine hemocytes. Each reticular cell is presumably of approximately ten hemocytes. Movies relevant to Figs. 3, 4 and 5 can be found at http://biotech.korea.ac.kr/ cellbio/pages/ 3D‐results.html.