人的性染色质及应用

染色质是细胞间期核内能被碱性染料染色的物质,它和染色体是同一物质在细胞周期不同阶段的存在形式。染色质主要有两种类型：在细胞分裂期凝缩而在间期松散（成为弥散状）的称为常染色质;在所有时期一直凝缩着的称为异染色质。实际上异染色质又可分为两类,一类是在各种细胞中都处于凝缩状态,最晚进行复制的异染色质,这类异染色质不含有结构基因,没有什么“功能”,称之结构异染色质;另一类则是在有些细胞或在一定的发育时期和生理条件下才表现为凝缩状态的异染色质,这类异染色质虽含有结构基因,但从生理上讲绝大多数基因是失活的,…     

染色质高级结构与肿瘤转移

染色质高级结构与基因的转录密切相关,但是,关于染色质高级结构的功能以及染色质高级结构如何促进肿瘤的恶性转变仍然是一个悬而未决的科学问题。在国家自然科学基金"细胞编程与重编程的表观遗传机制"重大研究计划项目支持下,刘喆实验室研究了染色质高级结构在基因转录调控和肿瘤转移中的作用及机制,取得了一系列原创性成果:发现了染色质高级结构在多启动子基因不同启动子活性控制中的重要调控作用,发现在实体肿瘤发生发展过程中染色质高级结构发生了显著变化,并以染色质高级结构的变化为着眼点,发现了淋巴细胞特异性的转录调控系统在实体肿瘤转移中的关键作用,提出了实体肿瘤恶性转变的新的研究方向。现围绕"细胞编程与重编程的表观遗传机制"重大研究计划项目资助下刘喆实验室的原创性工作进行综述。     

动物早期胚胎发育中染色质结构的继承和重编程

染色质开放性和染色质三维高级结构在基因表达和调控中发挥着非常重要的作用,广泛参与分化、发育、肿瘤发生等细胞生理过程,是表观遗传研究的热点领域之一。动物胚胎发育起始于终端分化的卵子受精形成全能性的受精卵。在精卵结合的过程中,染色质开放性和染色质三维高级结构发生了剧烈的变化,经历继承、重编程、重新建立的过程,并指导调控受精卵分化发育最终成为多细胞、多器官组织的新生命个体。本文介绍了近年来研究染色质开放性和染色质三维高级结构的实验分析技术手段,染色质结构在动物早期胚胎发育过程中的变化规律及其在早期胚胎发育中的作用,染色质结构与其他表观遗传信息(甲基化、组蛋白修饰等)关系方面的重要研究进展和存在的科学问题,以期为表观遗传调控早期胚胎发育的研究提供参考。     

表观遗传之染色质重塑

真核细胞中的染色质重塑因子种类繁多,多数以蛋白多聚体的形式存在于细胞中.不同的染色质重塑因子在特定时间定位于特定的核小体上,通过改变染色质结构,影响基因转录活性,进而确保细胞内各种生物学过程的正确运行.另外,染色质重塑因子根据所含功能结构域的不同,大致分为SWI/SNF、ISWI、CHD和INO80四大家族,不同的染色质重塑因子之间既有蛋白质结构和酶活性的相似性,各自又有其特异性.本综述的宗旨在于全面概括和总结染色质重塑因子的分类、结构特点以及其在细胞内的生物学功能,为深入研究染色质重塑因子的生物学功能,尤其是在发育和疾病发生中的作用机制提供理论基础.     

综述: 表观遗传之染色质重塑

真核细胞中的染色质重塑因子种类繁多,多数以蛋白多聚体的形式存在于细胞中．不同的染色质重塑因子在特定时间定位于特定的核小体上,通过改变染色质结构,影响基因转录活性,进而确保细胞内各种生物学过程的正确运行．另外,染色质重塑因子根据所含功能结构域的不同,大致分为SWI/SNF、ISWI、CHD和INO80四大家族,不同的染色质重塑因子之间既有蛋白质结构和酶活性的相似性,各自又有其特异性．本综述的宗旨在于全面概括和总结染色质重塑因子的分类、结构特点以及其在细胞内的生物学功能,为深入研究染色质重塑因子的生物学功能,尤其是在发育和疾病发生中的作用机制提供理论基础．     

荧光晕法在细胞染色质细胞状态检测中的应用

荧光晕法是近年来发展起来的定量检测细胞染色质细胞染色质结构状态的方法,由于其简易、直观、灵敏、快速,已被广泛用于放射生物学及肿瘤细胞这研究中。我们依据文献报道建立了此法,并对其进行了改良,进一步优化了操作步骤。并用３该法检测了两种相同来源（具有相似遗传背景）、具不同辐射敏感性的细胞株的染色质结构状态,发现辐射敏感株ＳＸ－９具有更松散的染色质结构,可能与两者的辐射敏感性差异有关,为研究染色质结构状态     

浅谈染色质高级结构与基因转录的远程调控

精确的基因表达调控是细胞分化、个体发育和细胞维持正常生命活动的必要条件,转录调控是真核细胞基因表达调控最关键的环节,其神秘和精深吸引着无数科学家为之奋斗不已。染色质构象捕获及其衍生技术的建立和2003年启动的"DNA元件百科全书"计划,将人们对基因转录调控的认识从二维层面推向三维空间。基因组中分布着众多调控元件,它们与所调控的靶基因间可相距几万甚至几十万个核苷酸,可以与靶基因位于相同或不同的染色体上。依据染色质环模型,调控元件可通过染色质环高级结构,与靶基因在空间上充分接近并相互作用,发挥其调控功能。同一个调控元件可以调控不同的靶基因,而相同的基因亦可能受不同调控元件的调节,由此细胞在染色质高级结构层面形成了一个复杂的调节基因转录活性的三维网络。该文分别从基因远程调控现象的发现、研究方法、相关机制及面临的挑战等方面作一简要综述。     

小鼠生精细胞染色质与染色体构筑的扫描电镜研究(简报)

正常情况下,染色质和染色体在细胞内呈高度致密状态,在光镜和透射电镜下常呈浓染的斑块状。由于方法学上的困难,至今对染色质乃至染色体的微细结构,仍缺乏清楚的了解。特别是关于染色质如何凝缩形成染色体方面,现仍存在有争论。扫描电镜的冷冻割断技术,曾被用于对游离细胞间期核染色质的观察,并取得了较好的     

Chromodomain蛋白在表观遗传调控中的功能

克罗莫结构域 (chromatin organization modifier domain, chromodomain)是与染色质结构相关的进化上保守的蛋白质模体。Chromodomain中芳香族氨基酸残基组成保守的疏水“box”结构与“组蛋白密码”中的二甲基或三甲基修饰的H3K9和H3K27结合, 同时chromodomain也可识别非组蛋白和特定的核酸结构。不同类型的chromodomain蛋白在基因转录调节、基因组重排修复和染色质重塑等过程中发挥重要调控作用, 从多个层次参与染色质表观遗传调节过程。本文综述chromodomain的分类和结构特征, 探讨进化中不同的chromodomain蛋白在细胞中的功能多样性, 为进一步研究chromodomain蛋白在细胞中的作用机制提供参考。     

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.     

真核生物基因表达在转录水平上的调节作用

在转录水平上的调节被认为是被细胞基因表达的调控的一个主要机制。在真核细胞中,染色质的结构是和这个调控密切相关的;一般认为,染色质构象的改变是进行转录在所必需的。 一、具有转录活性的染色质的超微结构具有转录活性的染色质(简称活性染色质) 。     

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。     

几种动物染色体超微结构的研究

应用表面舒展技术、原位培养表面舒展技术和临界点干燥以及空气干燥等方法制备染色体标本,用FESEM和SEM观察了CHO、IB-RS-2哺乳动物细胞以及黄鳝肾细胞和鲫鱼血淋巴细胞的染色体。看到了染色体处于不同舒展状态的染色质纤维。在染色质纤维未完全展开排列紧密时,染色体臂的染色质纤维,缠绕排列有序,垂直于染色体纵轴,螺旋盘绕形成疏密程度不同的横纹。在纤维较为松散和完全松敌的状态下,可以看见直径约为300(?)的染色质纤维从有序到不完全有序到无序,弯扭、螺旋、缠绕,有些似“辐射环”状结构。在着丝点处可清楚地看到有二条纤维平行分别通连二染色单体臂,未见有染色体膜。初步比较了鱼类和哺乳类的染色质纤维,二者基本一致,但鱼类染色质纤维排列较哺乳动物的松散,类似“辐射环”状的结构较为明显。     

高等动物细胞核膜和核纤层结构、功能及动态变化调控机制

细胞核是真核细胞中最大的细胞器．高等动物细胞核主要由双层核膜、核孔复合体、核纤层、染色质和核仁等组成．在细胞有丝分裂期,细胞核呈现去装配和再装配等动态变化．在细胞分裂间期,核膜、核孔复合体和核纤层构成细胞核的外周结构,为遗传物质在染色质和核仁中的代谢提供了一个相对稳定的环境,同时调控细胞核内外的物质转运,在细胞增殖、分化、个体发育和细胞衰老等许多方面发挥着重要作用．本文主要对高等动物细胞核膜和核纤层结构、功能及动态变化调控机制等方面的研究进展进行简要综述．     

金鱼精子发生中的拟染色质小体

拟染色质小体是性细胞特有的细胞器。本文报道:在金鱼精子发生过程中,精原细胞含有大量的拟染色质小体,在它上面不仅聚集着许多线粒体,而且有膜片层附着,其本身还会出现环孔和类似线粒体内嵴状结构。随着细胞的分化,拟染色质小体逐渐变少减小,直至消失。本文对拟染色质小体的形成方式与功能进行了讨论。     

DNA修复的表观遗传学调控

表观遗传学信息的改变是导致人类肿瘤形成的重要因素之一．基因组的稳定性经常会受到DNA损伤的威胁．然而,高度致密的染色质结构却极大地妨碍了DNA修复的进行．因此,真核生物细胞中必须有一个精确的机制来克服染色质这一天然的屏障．其中,组蛋白的共价修饰和ATP-依赖的染色质重塑通过改变染色质的结构,对DNA修复进程起着关键的调控作用．介绍了DNA修复过程中,发生在表观遗传学方面的主要调控过程,特别阐述了在DNA双链断裂损伤应答和修复过程中,组蛋白修饰和染色质重塑方面最新的研究进展,并对今后的发展方向进行了讨论．     

核基质附着区广泛参与基因组三维结构折叠的生物信息学分析

在细胞分裂间期,每条染色质都占据着特定的染色质领域（chromosome territory,CT）。每个CT领域内进一步分成不同的拓扑学相关区域（topological associated domain,TAD）,每个TAD又由若干子TAD（sub-TAD）构成。不同的TAD相互聚集,形成基因活跃表达和不表达的A、B两种组份或区室（compartment）。然而,目前对于染色质折叠方式及维持机制的研究尚无定论。核基质附着区（matrix attachment regions,MARs）是在不同物种基因组中广泛存在的一类富含AT序列的与核基质结合的DNA元件,能够通过与CTCF、SATB1等调控蛋白质相互作用,对远距离的基因表达进行调控。本研究以染色质三维结构为背景,通过整合染色质三维结构及组蛋白修饰等组学数据,对MARs元件与染色质三维结构的关系进行研究,对MARs元件参与形成的相互作用网络的结构及功能进行探索。结果发现,MARs元件与染色质三维结构高度相关,而且在高强度相互作用中占据较大的比例,提示MARs元件在染色质折叠方面发挥作用。此外,通过拓扑结构聚类分析还首次揭示,MARs元件分为不同类型,包括维持染色质领域及空间构象等的结构单元部分,以及调控基因表达等的功能单元部分。这表明,MARs元件在基因组三维高级结构的建立、维持以及功能等方面发挥重要作用。     

黑斑蛙和中华大蟾蜍精子的超显微结构研究

过去,在精子的超显微结构方面的研究虽然已积累了很多资料,但在无尾的两栖类,蛙和蟾蜍方面的研究却不多。施履吉等（1981）结合他们的生化工作,曾用液面铺片法研究了这两种两栖类染色质在超显微结构方面的异同。发现黑斑蛙的精子染色质保留了体细胞染色质的核小体的结构,而在蟾蜍染色质中则无核小体结构,取而代之的则为由精蛋白和DNA组成的纤维状结构。然而在原位的情况下,黑斑蛙（Rana nigromacu-lata）和中华大蟾蜍（Bufo bufo asiaticus）的染色质呈何形态尚需做进一步的研究。     

芽殖酵母和裂殖酵母中异染色质形成机制

芽殖酵母(Saccharomyces cerevisiae)和裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)是用来研究异染色质形成、细胞周期、DNA复制等重要细胞功能的理想单细胞真核生物.本文主要介绍这2种酵母中异染色质形成的机制.异染色质是一种抑制基因转录和DNA重组的特殊染色质结构.尽管在芽殖酵母和裂殖酵母中异染色质形成都需要组蛋白修饰,但异染色质建立的机制不同.在芽殖酵母中参与异染色质形成的主要蛋白是Sir1-4蛋白（其中Sir2为组蛋白H3去乙酰化酶）,而组蛋白H3赖氨酸9甲基化酶Clr4和异染色质蛋白Swi6在裂殖酵母异染色质形成中起关键的作用.在这两个酵母中,参与异染色质形成的组蛋白修饰蛋白由DNA结合蛋白招募到异染色质.此外,裂殖酵母也利用RNA干扰系统招募组蛋白修饰蛋白.     

小牛胸腺染色质的组成分析

高等真核细胞染色质是由DNA、组蛋白、非组蛋白染色体蛋白(简称NHC蛋白)组成,有人提出在染色质的结构中还含有少量的RNA,即所谓的cRNA,然而这还是一个争论中的问题。各组成成份一起不仅维持着细胞周期中染色质的结构,而且通过各成分的有机联系和相互作用,也控制着细胞功能的表现。作为研究染色质结构与功能的起始点之一,我们以小牛胸腺为材料,对染色质的各组成成分的比值进行了定量分析,为通过染色质的重组研究染色质的结构与功能提供有关数据。