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非编码RNA的染色质结合机制研究
哺乳动物基因组的广泛转录产生了大量的非编码RNA,相比于细胞质定位的蛋白编码mRNA,这些非编码RNA如长链非编码RNA(lncRNA)、启动子和增强子关联的不稳定转录本(uaRNA、eRNA)等更倾向于结合染色质参与调控染色质结构、转录和RNA加工等过程。尽管零星报导少数RNA核滞留的现象,但为何大部分lncRNA会滞留于染色质上行使调控功能,仍是个不解之谜。上世纪80年代初,Joan Steitz通过系统性红斑狼疮患者血液抗体分离提取 U1,U2, U4, U5和U6小核糖核蛋白粒子(又称为 snRNP),揭示了它们参与RNA剪接的经典功能。近年来施一公团队系统报导了真核生物剪切体的原子结构和生化功能。然而,一直让人困惑的是,细胞内U1 snRNP的数量为什么比其它剪接相关snRNP高 2-5倍。虽然Gideon Dreyfuss和Phil Sharp等团队曾揭示U1 snRNP调控转录终止和方向的非经典功能,U1 snRNP在细胞中的丰富存在仍然是一个让人困惑的问题。为了探究lncRNA的染色质结合机制,研究者首先建立和运用一套新颖的mutREL-seq方法来高精度筛选调控RNA定位的关键序列,意外发现了U1 snRNP识别位点参与调控候选RNA的染色质滞留。相比于蛋白编码基因,lncRNA转录本含有更多的U1识别位点(同时也是潜在的5’剪接供体位点),而其基因组区域具有更少的3’剪接受体位点。并且U1 snRNP更高水平地结合在lncRNA上。随后,研究者分别使用antisense morpholino oligos(AMO)和auxin-induced degron(AID)诱导蛋白降解系统,来抑制U1 snRNA和核心蛋白组分SNRNP70的功能。研究者发现小鼠胚胎干细胞中近一半的lncRNA受U1 snRNP调控。另外,与转录调控元件关联的不稳定非编码转录本如uaRNA、eRNA等,它们的染色质结合在U1 snRNP抑制后也显著下降。研究者进一步证明了U1 snRNP直接调控成熟lncRNA与染色质的结合,而不是通过影响RNA合成、加工或降解过程的动态变化所产生的间接影响。机制上,研究者鉴定了U1 snRNP在染色质上的互作蛋白,发现U1 snRNP结合特定磷酸化状态的RNA转录聚合酶II(Pol II)。转录抑制明显降低了U1 snRNP及其所调控的非编码RNA与染色质的结合,表明U1 snRNP通过与磷酸化的Pol II互作来介导其互作RNA与染色质的结合。最后,研究者通过以lncRNA Malat1为例,进一步验证了U1 snRNP对其染色质结合的调控作用。去除SNRNP70后,绝大部分Malat1 “核斑”定位信号消失,并弥散在核质及细胞质中。同时,Malat1在活跃表达基因染色质区域的结合信号显著下降,表明U1 snRNP不仅可以将Malat1滞留在染色质上,同时也参与调控后者在染色质上的移动及其与靶基因的结合。综上,研究者提出如下模型(图1):5’和3’剪接位点在lncRNA上的不对称分布,致使U1 snRNP持续结合在lncRNA转录本上,而不能通过RNA剪接过程释放,从而介导了lncRNA的染色质滞留。磷酸化Pol II进一步介导了lncRNA-U1 snRNP复合体在染色质上的移动(mobilization)。对于大多数低丰度、不稳定的lncRNA,它们只能靶向结合邻近的染色质区域(顺式cis作用);而对于少数稳定和高丰度的lncRNA,如Malat1,U1 snRNP促进了其迁移和结合更多的靶基因区域(反式trans作用)。图1. U1 snRNP介导非编码RNA染色质结合的模式图。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2105-3
清华大学 2021-04-10
超临界二氧化碳中染色
超临界二氧化碳对有机物的溶解性随溶质极性、分子量、密度等不同而不同,容易溶解非极性或极性弱、分子量小的有机物。分散染料一般分子极性弱,分子量也不大,因而易溶于超临界二氧化碳。溶于超临界二氧化碳的染料分子是杂乱分散的。因此在这种状态下染色,染浴中的染料活泼,能快速到达纤维表面,接着能较容易地渗入到纤维内部,从而达到染料上染纤维的目的。该项技术的原理在于气体在超临界状态下形成的流体密度低,染料能自动溶解且具有较高的扩散性;染料在超临界二氧化碳中的溶解度随着流体密度的增加而增加,由压力和温度来控制二氧化碳流体密度从而控制染料在超临界二氧化碳流体中的溶解度;提高温度来降低流体的密度和染料在溶液中的数目,促进染料扩散到纤维中去。因此该系统控制参数可比常规水相工艺较为快速的进行调节。该工艺无需助剂,二氧化碳无毒,可循环使用;残留的染料可以粉末状态回收,无废水和废弃物,无需染色后处理和染后烘燥,可节能?0%左右。该工艺染色速度比传统工艺快好几倍,染色效率高。
华东理工大学 2021-04-11
“镜湖一号”——“高校对外宣传数据智能分析平台”一体机
当前,高校内部学院、部门网站更新不及时,僵尸网站、发布内容存在不规范用语、错别字等情况较为普遍,造成了很大的安全风险。由内蒙古财经大学自主开发的“镜湖一号——高校对外宣传数据智能分析平台一体机”,很好的解决了上述出现的问题。同时,还具备了呈现学校对外宣传数据数据分析与挖掘的可视化态势展现功能,支持大屏观看和手机端查看。“镜湖一号”基于高校对互联网发布的各类数据,使用人工智能和大数据分析技术设计应用模型,让学校的管理者实时掌握数据动态。 应用场景及创新点: 1.监控敏感信息泄露,展现处置状态。 2.代替人工发现更新不及时、不到位的网站。 3.对比分析高校党建态势,同时展现学校内部各部门党建状态和成果。 3.实时展示高校发布的宣传数据态势,分析出最受欢迎、热门文章等。 4.平台支持国产化平台部署。 5.实现一体机快速部署。
内蒙古财经大学 2025-05-08
植物染料工业化生产及其环保染色关键技术
农村经济作物种植和配套加工产业在促进农村经济快速发展的同时,也产生了大量的废弃物,如莲蓬壳、板栗壳、板蓝根茎叶、栀子果等,此类废弃物特别之处在于蕴含着色彩丰富的天然植物色素和易转化为多孔性生物炭的生物质材料。传统的堆置焚烧低值处理浪费资源且污染环境。当前,染料工业与印染行业都面临着巨大的环保压力。如何实现废弃资源高值化利用和有害物减排,顺应绿色发展和无废社会的战略需求,也是我国相关领域一直面临的关键难题。 天然植物染料技术符合产业发展趋势,依靠农业推动工业,完成资源高效利用,实现循环发展和产业转型升级。陈群书记、纪俊玲教授带领团队在国内率先开展了“农林生物质废弃物提取植物色素关键技术研究与应用”等方面的基础研究及技术开发,相继承担了国家、江苏省、常州市等近10个纵横向项目,取得了丰富的工作积累及创新成果。 本项目针对农村经济作物废弃物高值化瓶颈问题,提出了“因物而为”高效资源化利用新思路,针对农村经济作物及废弃物发明了长间隔臂大孔强碱性树脂吸附剂,开发了低温超声高效分离-移动床吸附纯化技术,首次得到性能稳定的商品化植物染料粉体;提出植物染料微结构调控新方法,开发了全品类植物染料染色的生态纺织品,发明了提取残渣高效定向热解专用装备,开发了生物炭功能元素高值化利用新技术,实现了残渣无害化处理和高效循环利用。本项目成功研发并拥有从农村经济作物废弃物提取植物染料、制备生物炭缓释肥及其应用的成套自主知识产权技术,实现了植物染料、植物染纺织品、生物炭缓释肥等系列高值化绿色产品的稳定生产,成功实施了农村经济作物废弃物综合循环利用技术。 本项目开发的天然植物染料已获得国际上规模最大的工业与消费产品检验ITS检测认证;植物染料、染色纺织品在全球范围内具有广泛公信力的SGS报告中,获得I类纺织品认证;天然植物染料在收获→原材料→加工→最终产品过程中,所有投入物在毒性和生物降解能力方面满足GOTS国际纺织品有机绿色认证。本项目共获授权发明专利30件,牵头起草中国首个纺织用植物染料标准—团订标准T/CTES 1007-2018《纺织用植物染料 靛蓝》(已公布),技术成果在全国15家企业推广应用,累计处理量超过25万吨,开发植物染料20种。相关技术获2019年江苏省科学技术奖一等奖,“纺织之光”中国纺织联合会科技进步二等奖。
常州大学 2021-05-10
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
[5月23-24日·长春]教育科技人才一体化发展论坛
为深入贯彻习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会精神,贯彻落实《教育强国建设规划纲要(2024—2035年)》和三年行动计划,展示宣传高校高质量建设成果,助推专业化创新型教师队伍建设,助推产教融合协同发展,中国高等教育培训中心决定举办“教育科技人才一体化发展论坛”。
中国高等教育学会 2025-05-09
一种改良的Grocott六胺银染色方法及其应用
本发明公开了一种改良的Grocott六胺银染色方法及其应用。该染色方法包括石蜡组织切片的制作步骤、染色步骤、脱水透明步骤以及封片步骤,其中,在所述石蜡组织切片的制作步骤中,将切好的蜡片粘附于经APES处理的载玻片上。该方法解决了染色过程容易脱片的缺陷,特别是对于体型较小的西花蓟马,未脱片率达到70%以上。另外,本发明染色方法得到的切片的虫体内部组织显红色,虫体内的芽生孢子呈现黑色,清晰可见,染色效果极佳。
青岛农业大学 2021-04-11
宫颈脱落细胞特殊染色液快速筛查癌变细胞技术
可以量产/n宫颈癌是女性常见恶性肿瘤之一,通过早期筛查发现和治疗癌前病变,就可以阻断其发展为宫颈癌。因此发展有效快速的宫颈癌筛查技术,同时又简单便宜,是一项十分必要且任务艰巨的工作发明的特殊染液被涂抹于上皮组织后,如果有癌变细胞存在,叶酸及叶酸复合物就会经过这些细胞表面的叶酸受体介导,迅速进入细胞浆,同时还原型的亚甲蓝也被带入细胞浆。叶酸被还原成四氢叶酸,参与一碳单位的代谢过程。还原型的亚甲蓝则被细胞内广泛存在的活性
武汉大学 2021-01-12
生态型、舒适型棉纤维的无盐染色技术
成果简介: 棉纤维(或者苎麻)作为典型的高分子纤维素,其最大的服用优点为强度高、抗皱性好、透气性好、吸湿性强因而穿着舒适,一直以来受到广大消费者的青睐。但是,纤维素存在一些缺点:耐稀碱不耐酸、经水洗和穿着后易变形起皱、不耐微生物作用。尤其是其在染整加工过程中所形成的水污染依然是一个难于解决的大问题。为了充分开发棉纤维潜在的功能和实现清洁化生产,对棉等纤维
南京工业大学 2021-01-12
嘉宾观点抢先看 | 杜锐:高校要在教育科技人才一体化发展中“实干答题”
在第63届高等教育博览会 建设教育强国·高等教育改革发展论坛即将举办之际,学会联合人民网教育频道推出“建设教育强国”系列访谈栏目,重点邀请东北地区高校领导、专家学者,围绕活动主题:融合·创新·引领:服务高等教育强国建设,畅谈思考体会、凝聚发展共识。
人民网-教育频道 2025-05-20
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