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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
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
揭示植物基因表达在染色质水平调控的新机制
利用模式植物拟南芥为研究对象,通过对染色质结合的RNA的纯化及测序分析(CB-RNA-seq),研究团队的工作显示共转录剪接在目前已检测的物种中是普遍模式。同时,植物的共转录剪接存在几个重要的特征:首先, 共转录剪接的效率与特定内含子到基因3’端的距离正相关,与一些激活型的组蛋白修饰(H3K4me3/H3K9ac)负相关,暗示快速的转录起始及延伸不
南方科技大学 2021-04-14
同源染色体间的相互作用模式、三维结构、染色质动态、组蛋白修饰及其对基因表达的影响
该研究利用两个不同品系小鼠杂交获得杂交小鼠,构建杂交小鼠父本与母本的Hi-C、ChIP-seq、RNA-seq等组学数据。根据杂交小鼠的多态位点和小鼠品系特异基因型把杂交小鼠组学数据分成父本来源基因组和母本来源基因组,这样就可以在单倍型水平构建三维基因组和研究基因调控。分析表明,同源染色体具有高度相似的相互作用模式,这种相互作用模式的相似性与其等位基因的共表达水平高度相关。
南方科技大学 2021-04-14
组织染色机
产品详细介绍(1)全中文彩色触摸屏显示,取款机操作方式.操作简便易懂.(2)多套程序可供编辑(可进行非顺序性编辑可,染色步骤与时间可任意编写)(3)可设置自动烘干温度。烘干缸四周温度均匀,并设有水气溢口(4)具有自动检测与自动复位功能。(5)抗干扰能力强,智能化程度高.(6)自动控制冲洗水位。当染色吊蓝进入冲洗缸前冲洗缸自动注水.吊蓝离开冲洗缸时自动停止注水,并排干缸内积水.(7)具有卡缸保护功能(8)滴液停留时间可调。可根据标本量与环境温度等调整滴液时间,以保证试剂纯度(9)运行步数24步,(可重复运行同一缸位)(10)采用国际标准的同步齿形带传动,噪音低,耐高温,耐腐蚀,传动精确度高,配合光电定位传感器,使定位更准确,使用寿命长。(11)有害气体净化处理:保护工作人员的身体健康,使工作环境免受污染技术参数(1) 十六套可编辑程序任意编程(2) 单缸处理容积1000ML   每次装载量62片(3) 单缸处理时间0~99min99s(4)抖动次数:1次/15秒,抖缸时间可任意调整(5)搅拌次数:1次/15秒    可任意调节(6)滴液停留时间为:0秒~300秒可任意调节(7)缸位14个,水洗缸1个(第一缸),烘干缸一个(最后一缸缸),(8)烘干温度,0-99℃任意设置(9)电源:220V  50HZ  ±10℅(10) 功耗:≤300W
湖北康龙电子科技有限责任公司 2021-08-23
技术需求:植物染料染色
1、 研究棉、竹纤维、毛、涤纶、锦纶、腈纶及其混纺纱线植物染料染色的不同实验工艺,在植物染料染棉针织物、棉机织物的基础上改进和开发其他纤维的相关染色工艺。 2、 针对工厂大生产工艺,通过实验优化植物染料溶解化料的效果;同时以实验室工艺为基础,根据工厂设备以及其他生产必要条件,对工艺进行产业化改进。 3、 提高染后纱线的质量,通过染色工艺和后处理等方案,改善产品的日晒牢度、干湿摩擦牢度、酸碱变色牢度、皂洗牢度等。
山东明福染业有限公司 2021-08-24
GP1031 HE染色
苏木精-伊红染色法 ( hematoxylin-eosin staining ) ,简称HE染色法 ,石蜡切片技术里常用的染色法之一 。苏木精染液为碱性 ,主要使细胞核内的染色质与胞质内的核糖体着紫蓝色 ;伊红为酸性染料 ,主要使细胞质和细胞外基质中的成分着红色 。HE染色法是组织学、胚胎学、病理学教学与科研中最基本、使用最广泛的技术方法。
武汉赛维尔生物科技有限公司 2021-12-09
HD-360染色机
产品详细介绍HD-360型生物组织自动染色机性能特点: 1、触摸液晶显示屏,中文执行菜单,对话框式操作系统。 2、抗酸碱试剂缸采用特殊材料定制。 3、有多套程序编制,满足客户对不同标本的需求 4、清洗采用自控进水系统,弱循环冲淡方式。 5、快速扫描式往复烘干系统,让染色工作轻松搞定 6、具有染色程序操作完毕后自动提示功能 7、智能化的气体净化处理系统:确保工作环境免受污染。技术参数: 1.液缸数量:14/18个 2.液缸容积:1200ml 2.单缸处理时间:0—99小时59秒可调 3.换缸时间:0---240秒可调 4.单次处理量:50片/次 5.电源:220V ±10﹪ 50Hz 6.功率:≤500W
湖北慧达仪器有限公司 2021-08-23
羊毛低温染色用酸性染料
成果简介: 目前的羊毛染色通常是在98℃等近沸腾条件下染色的,这种染色工艺不仅增加能耗和生产成本,而且长时间的高温处理使得羊毛织物泛黄和强度下降。目前的可工业应用的羊毛低温染色技术是使用羊毛低温染色助剂。羊毛低温染色助剂低温效果有限,且增加了印染废水处理难度。 本项目向长链的脂肪醇聚氧乙烯醚
南京工业大学 2021-01-12
陶瓷纳滤膜法连续染色工艺
本工艺采用纳滤膜分离技术实现印染行业连续染色的工艺,包括:(1)将纺织品放置于染浴中,将60~100℃的染液排入纳滤膜分离系统进行浓缩过滤,脱除染液的色度和悬浮物;(2)含有无机盐、碱或酸的纳滤膜渗透液返回染浴进行重复利用;(3)纳滤膜的浓缩液直接进入蒸发器进行蒸发结晶,得到固体粉体,实现回收利用;蒸发产生的蒸汽和蒸馏水进入染浴回收利用。与常规浸染工艺相比,可实现染液的循环利用,减少化学品和水的消耗,实现纺织品的连续染色,也可有效利用废染液的热能,降低印染成本和废水排放量。本成果已申请中国发明专利,
南京工业大学 2021-01-12
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