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小鼠染色质三维结构重塑研究成果
2020年4月14日,同济大学生命科学与技术学院高绍荣团队与江赐忠团队在《Nature Communications》杂志在线发表了题为“Chromatin architecture reorganization in murine somatic cell nuclear transfer embryos”的研究成果。他们采用了经过优化的少量细胞全基因组染色质构象捕获技术(sisHi-C),对小鼠SCNT胚胎发育过程进行连续采样,并详细描绘了SCNT植入前胚胎染色质高级结构的动态变化过程。体细胞核移植(SCNT)技术是将已经分化的体细胞移入去核卵母细胞内,使体细胞的染色质发生重编程,继而重启胚胎发育过程并获得完整个体的技术。虽然SCNT是目前为止唯一一种可以使体细胞获得完整全能性的手段,但是由于在重编程过程中出现了各种表观遗传水平修饰的异常,使得SCNT胚胎的发育能力处于较低水平,也极大程度地限制了该项技术的应用前景。高绍荣教授团队长期致力于小鼠SCNT胚胎发育异常原因的探索。2016年通过对早期克隆胚胎进行卵裂球活检,并结合单细胞RNA测序技术首次建立了植入前核移植胚胎发育命运追踪系统,发现了组蛋白去甲基化酶Kdm4b和Kdm5b分别对克隆胚胎2-细胞和4-细胞时期的发育阻滞起到关键作用。两年后,又通过对不同发育命运体细胞克隆胚胎进行全基因组DNA甲基化高通量测序分析,详细地研究了小鼠克隆胚胎着床前发育过程中DNA甲基化修饰的重编程过程,并揭示了异常的DNA再甲基化(DNA re-methylation)是导致克隆胚胎着床后发育异常的关键因素。在哺乳动物中,染色质三维结构对基因的调控起着非常重要的作用。但是,受制于小鼠SCNT胚胎样本取材困难和Hi-C技术对细胞样本起始量高的限制,小鼠SCNT植入前胚胎发育过程中染色质三维结构的动态变化过程尚未被全面研究过。在本研究中,研究人员收集了核移植后多个时间点的胚胎并利用优化的微量细胞sisHi-C技术对染色质高级结构进行了检测,通过数据分析发现,在体细胞核被注射到去核的卵细胞后,随着典型三维染色质结构的消解,供核体细胞染色质的近距离相互作用优先解开,并迅速由间期转化为类中期状态。在这期间出现了一个非常有趣的现象,当供体细胞在去核卵母细胞中被人工激活1个小时后,基因组经历了从类有丝分裂中期向类第二次减数分裂中期的转变。图1. SCNT胚胎基因组在短时间内由有丝分裂类中期转变为减数分裂类中期 在SCNT胚胎发育6小时进入类原核期(对应正常受精胚胎PN3时期)后,重新出现了较弱的区室结构和拓扑相关结构域(TADs)信号,这很可能是再次退出中期的结果。随后,TADs信号在一细胞晚期逐渐减弱,直到2细胞早期降到最低值,在2细胞晚期到8细胞卵裂期逐步重新建立,直到囊胚期成熟(图2)。图2. SCNT胚胎发育各个阶段的TAD强弱变化随后研究人员将小鼠SCNT与正常受精胚胎发育sisHi-C公共数据集进行比较分析后发现,SCNT胚胎在2细胞期的远距离(>2 Mb)相互作用较正常受精胚胎明显降低。同时,早期(2到8细胞期)受精胚胎与SCNT胚胎的区室结构及TADs也存在着明显的差异。前期的很多研究表面小鼠SCNT胚胎在合子基因组激活(ZGA)时期有大量的基因未能被正常激活。于是,研究人员想到染色质空间结构的异常是否会导致增强子与启动子之间的相互作用无法成功建立?结果表明,在小鼠正常受精卵的ZGA时期的关键基因Zscan4d的启动子与上游的超级增强子有着强烈的相互作用,而这种互作却无法在SCNT胚胎中被观察到(图3)。这类基因的激活异常很可能就是SCNT胚胎发育能力低下的原因之一。那么,造成染色质高级结构的异常的原因究竟是什么呢?研究人员证实这是由于供体细胞基因组中持续存在的组蛋白H3K9me3修饰无法被正常擦除造成的。通过在SCNT胚胎中过量表达组蛋白去甲基化酶Kdm4d来降低H3K9me3修饰水平, SCNT胚胎的染色质空间构象会趋向正常受精胚胎,且Zscan4d的启动子与超级增强子的互作也得到了部分的修复(图3)。这说明H3K9me3修饰是核移植胚胎中染色质高级结构重编程的重要障碍,也证实了在胚胎基因表达调控过程中组蛋白修饰和染色质高级结构的协同作用。图3. SE-P互作异常影响ZGA相关基因表达,并能被过量表达Kdm4d部分纠正综上,这项研究对小鼠SCNT胚胎发育过程中的染色质三维结构重塑进行了系统的研究,这也为今后进一步纠正SCNT胚胎发育过程中的表观遗传屏障提供了新的思路。图4 本研究的模式图同济大学生命科学与技术学院博士研究生陈墨、朱乾书和李翀副研究员为本文共同第一作者,高绍荣教授、江赐忠教授和刘晓雨研究员为本文共同通讯作者。该研究得到了科技部、基金委和上海市科委项目的支持。
同济大学 2021-04-11
脚型三维扫描和足底压力集成测试分析系统
已有样品/n前期与安徽大学电子信息工程学院联合研制了基于激光扫描的三维脚型测量系统, 实现了三维脚型参数的采集、 脚型重构和纹理修饰等功能, 已经用了江苏省体科所的脚型调查研究, 为基于光学方法的非接触式三维脚型测量技术开发奠定了坚实的实践基础。 此外, 团队成功掌握了大面积柔性阵列压力传感器的一整套生产工艺, 并在此基础上开发了大面积的足底压力感应场地系统, 所提供的高精度步态分析系统已被国内几个主要的体育大学作为日常教学训练设
中国科学院大学 2021-01-12
基于三维激光技术古建筑监测扫描装置
一种基于三维激光技术古建筑监测扫描装置,包括外壳,所述外壳由竖直段、水平段、手柄组成,所述水平段将竖直段、手柄连接,竖直段、水平段、手柄一体成形,水平段内设置通道,所述通道内安装风机,通道靠近手柄一端为进风口,激光探头插入通道内靠近竖直段一端,激光探头另一端与激光发生器连接,激光发生器与穿过竖直段末端的电源线连接,激光探头位于所述通道中心轴线位置。通过在外壳内设置一通道,通道中安装风机,使用该装置对古建筑进行监测扫描时,将覆盖的建筑物表面的灰尘除去,提高扫描效果,进一步设置补光灯,对光线较暗处也可进
安徽建筑大学 2021-01-12
数字表演全景式三维仿真系统(产品)
成果简介:文艺表演全景式三维仿真系统能够完成文艺表演全元素、全过程的三维仿真和虚拟展示,利用图像合成和渲染技术实现对大型文艺表演的演员、行为、舞美、灯光、烟火、音乐、焰火等各表演要素的合成,实时渲染和交互式编辑。该系统能够自动化确定演员站位、自动化分配演员动作、群组路线编排、复杂三维表演造型设计、大规模表演动作预演、最终场景合成预演、大规模人群渲染与仿真。使用该系统能够帮助导演随时调整预案及全景展示三维的、动态的表演方案,并为领导预审和电视导播等其他
北京理工大学 2021-04-14
在立体三维显示领域取得研究新进展
发现了光化学除氧溶液(二甲亚砜DMSO就是一种典型的光化学除氧溶剂)体系中长寿命磷光化合物的光活化磷光发射(PAP)现象。在此基础上,陆为课题组开发了一种基于磷光化合物光活化磷光发射(Photo-activated Phosphorescence, PAP)的立体三维显示系统模型。在这个模型中,研究人员首先选定了含两种磷光化合物(光敏剂Pt(TPB
南方科技大学 2021-04-14
桥上移动车辆模型三维抗风试验装置
本发明公开了一种桥上移动车辆模型三维抗风试验装置,支架上固定有桥梁模型,支架上端和桥梁模型之间形成空腔,在空腔内设置有支座,且支座固定在支架上,支座上固定有直线模组;桥梁模型沿车辆模型运动方向设置有桥面开槽,桥面开槽内安装有弹性橡皮;测力支架通过桥面开槽,其一端固定于直线模组上的滑台,另一端固定位于桥面的测力天平,测力天平连接车辆模型;直线模组的传动连接轴连接到伺服电机,驱动滑台移动,实现车辆模型的移动。本发明减小了装置在加工过程中的制造安装误差,提高了车辆在移动过程中的动态稳定性。
西南交通大学 2018-09-18
一种三维存储器及其制备方法
本发明的目的在于提供一种三维存储器及其制备方法,此发明 三维存储器由多层存储器垂直堆叠而成,每层包括:条状电极;电热 绝缘层;电热绝缘层中间的小孔;位于小孔中的 n 型半导体材料插塞 ·446·柱和 p 型存储材料插塞柱;该存储器可独立对每个单元进行读写。该 存储器选取 p 型存储介质与 n 型半导体材料形成 pn 结,所选取的 p 型 存储材料具有双重功能,既是存储介质也是选通管一部分。存储器自 带选通管,不要额外
华中科技大学 2021-04-14
一种全参数化三维杆塔建模方法
本发明公开了一种全参数化三维输电线路杆塔的建模方法,该 方法基于杆塔类型抽象出构成杆塔的所有节点,并进行编号,利用与 杆塔工程参数相关的函数表达式描述每个节点的三维坐标,然后通过 节点配对的形式描述每根钢材的三维空间位置,实现三维杆塔模型的 创建。按照本发明的建模方法,输入不同杆塔工程参数,杆塔三维模 型自动调整,极大降低了杆塔三维模型建模的工作量和修改的工作量, 提高了三维模型的建模效率和准确度。
华中科技大学 2021-04-14
一种三维微型模具的制造方法
本发明提供了一种三维微型模具的制造方法,在各硅片上分别刻蚀出与待制造零件各层结构相应的图形,将质量百分比 98%的H2SO4 与质量百分比 30%的 H2O2 按照体积比 2~4∶1 混合,采用此混合溶液对各硅片进行清洗,然后活化,再将活化后的硅片干燥,按层次迅速对准贴合,最后进行退火处理得到三维微型模具型腔。本发明能够制造出微米尺度的三维微型模具,具有精度高,成本低,柔性大的优点,适用于微齿轮轴、微阶梯轴、高深宽比三维微型结构等微机电系统(MEMS)器件模具的加工制造。
华中科技大学 2021-04-14
一种三维量子阱结构光电裸芯片
一种三维量子阱结构光电裸芯片,属于一种量子阱结构光电裸芯片,解决现有三维量子阱结构光电裸芯片工作面积有限、工艺复杂、成本高的问题。本实用新型自下而上包括:衬底层、缓冲层、n 型层、量子阱层、p 型层,所述衬底层、缓冲层、n 型层、量子阱层和 p 型层表面形状走向一致,均为均匀分布的凸台阵列或者均匀分布的凹槽阵列,或者均匀分布的相间的凸台和凹槽所构成的阵列。本实用新型增大了衬底层工作面积,在其上直接生长一层缓冲层来进行应力与晶格匹配,克服了工作面积与衬底面积之比较低所带来的量子转换效率低的问题;本实用
华中科技大学 2021-04-14
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