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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
改造类脂 A 结构用于安全宿主菌构建及疫苗佐剂生产
类脂 A 是脂多糖分子的疏水基团,大量存在于革兰氏阴性细菌的外膜外层,能通过结合免疫细胞表面的受体 TLR4 来刺激人体免疫系统[50, 51],因而也是一种很好的免疫系统激活因子。美国 Corexa 公司已经开发出了可用于乙肝病毒疫苗和过敏治疗的疫苗佐剂 MPL。研究表明 MPL 刺激的免疫细胞中 IL-1β 的分泌量 显著降低,使得 MPL 的毒性降低但免疫活性还在。MPL 目前是通过从沙门氏菌的 突变株 Salmonella minnesota RC595 中提取类脂 A,然后用化学方法去除其多余的附加基团而得到。本项目拟利用这些类脂 A 修饰酶,根据类脂 A 分子的合成机理,通过基因工程技术将大肠杆菌中类脂 A 的结构改造成为 MPL,构建能合成 MPL 的大肠杆菌。这种新型的能合成 MPL 的大肠杆菌不仅可以作为宿主菌安全使用于食品和药物的发酵工业生产中,而且可以作为实验室研究中更安全的基因表达载体,最重要的是它可以直接用来生产类脂 A 疫苗佐剂 MPL。
江南大学 2021-04-11
二氧化碳晶体结构模型
宁波浪力仪器有限公司(余姚市朗海科教仪器厂) 2021-08-23
二氧化碳晶体结构模型
宁波华茂文教股份有限公司 2021-08-23
计算机组成原理与系统结构教学实验系统
计算机各部件优化升级,全面高效支持计算机各部件和各种模型计算机的开放性设计实验。在保证电路开放性的同时,各部件和各种复杂模型机电路的搭接更加简捷、高效和直观,极大提高了实验效率和实验成功率。
西安唐都科教仪器开发有限责任公司 2021-02-01
基于精细化运动想象脑电信号控制的机械手系统及方法
本发明公开了一种基于精细化运动想象脑电信号控制的机械手系统及方法,该系统包括脑电采集装置、计算机和多维度机械手;脑电采集装置包括电极帽、信号发送装置与信号接收装置;电极帽为非侵入式电极帽,直接佩戴在操作者头顶,采集操作者运动感觉区域的脑电信号,通过信号发送装置发送到信号接收装置;信号接受装置与计算机连接,计算机处理脑电信号,并将控制命令发送给所述多维度机械手,控制机械手的两个手爪电机、手腕电机、手肘电机和肩关节电机运动。操作者无需进行肢体运动,只要想象就能使机械手按照操作者的意愿实现抓取物体、搬运物体等功能,可以使瘫痪、丧失运动机能的残疾人重新实现一些基本的生活动作。
浙江大学 2021-04-11
加工第三代半导体晶片光电化学机械抛光技术
第三代半导体氮化镓和碳化硅因其禁带宽、稳定性好等优点,已广泛应用于电子和光电子等领域。各种氮化镓和碳化硅基器件是5G技术中的关键器件。将半导体晶片制成器件,其中的一个关键加工步骤是晶片表面的抛光。然而,氮化镓和碳化硅的化学性质极其惰性,半导体工业目前常用的化学机械抛光方法无法对其实现高效加工。对此,我们从原理上创新发展了一种光电化学机械抛光技术,不仅可快速加工各种化学惰性半导体晶片(如:加工氮化镓的材料去除速率可达1.2 μm/h,比目前的化学机械抛光的高约10倍),而且可加工出原子台阶结构的平滑表面。设备简单,技术具有完全的自主知识产权。
厦门大学 2021-04-10
机械产品(汽车整车及零部件)性能预测及数字化设计技术
机械产品性能预测技术是在虚拟样机技术基础上,结合产品的特点和要求,在产品的设计阶段就对产品的性能进行预测。汽车动力学仿真研究所现有成熟的产品性能预测技术有:1.刚度,强度及承载能力预测;2.疲劳性能预测;3.固有频率,模态及动态响应分析; 4.撞击性能预测;5.温度场,热应力场分析;6.汽车整车性能分析;7.建模造型技术。
南京工业大学 2021-04-13
面向工程实际的复杂机械装备全数字化设计及工程装备开 发
虚拟设计与仿真、信息技术与机械工程的结合,是 21 世纪工程领域的重要发展方向 与战略制高点。机械工业发展水平的最重要标志是机型的自主开发、设计与制造能力。 实际工程应用对仿真环境提出的挑战,虚拟设计和仿真对计算机性能的要求十分苛刻。 一个典型的机械产品的装配有成千上万个零件装配,一个机械性能的仿真更需要进行几 十个工况每次若干小时的大量计算和接近实时的渲染。通过产品结构动态特性等全方位 的分析仿真,可实现面向实际产品原理、结构和性能的设计、分析、模拟和评测。运用 新技术,配合国家重大工程建设,完成了重大机械设备和施工装备的开发。如节段施工 架桥机;900t 运梁车、提梁机机电液一体化整机开发;大型开闭式屋顶建筑机械及控制 成套技术等。 技术指标 帮助提高创新产品研发的研发能力。提供大型机电液一体化机械装备全套技 术或开发 
同济大学 2021-04-13
大象机器人—mycobot 协作机械臂—myCobot 280复合机器人套装—教学/视觉
myAGV 大象首款移动机器人,采用竞赛级麦克纳姆轮,全包裹金属车架;ROS开发平台内置两种slam算法,满足建图、导航方向的学习;提供丰富的扩展接口,可搭载my系列机械臂,实现移动抓取,完成更多应用。 产品特性 全向轮小车 竞赛级麦克纳姆轮,全包裹金属车架,分体式结构可拆卸。 SLAM激光雷达导航与建图 ROS开发平台内置gmapping、cartographer两种算法,激光雷达实时建图扫描,自动规划路径进行避障导航。 内置摄像头 500W高清摄像头可进行物体识别与精准定位。 额外拓展 车身双侧弹仓,扩展电池增加续航时间;扩展吸泵与机械臂搭配,实现更多应用。 载物机器人 不同尺寸物料盒任意选择,载物运输解放双手。 最小复合机器人 可搭载多达2台myCobot机械臂,实现移动抓取扩展工作空间,完成更多任务。 手眼标定 myCobot可进行摄像头精确定位与标定,并进行大范围内抓取 多种玩法 ps手柄控制支持多机协同,多台机器人实时运动。 丰富的教学系统 支持ROS仿真、moveIt全部开源;同时接口丰富:树莓派、arduino、python、C++ 联系我们:深圳市大象机器人科技有限公司 官网:https://www.elephantrobotics.com淘宝官方旗舰店:https://shop504055678.taobao.com/?spm=a1z10.1-c-s.0.0.2b0e58e7PY8UhV电话:+86 (0755) 8696 8565/+86 181 2384 1923地址:深圳市福田区华强北电子科技大厦D座智方舟国际智能硬件创新中心D403 D504 D505
深圳市大象机器人科技有限公司 2021-12-13
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