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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
上海和晟仪器科技有限公司新厂开工大吉
在阳光明媚、充满希望的日子里,上海和晟仪器科技有限公司迎来了新厂开工的盛大时刻,这不仅是公司发展历程中的一个重要里程碑,更是仪器仪表制造行业的一大盛事。​
上海和晟仪器科技有限公司 2025-09-22
鹤壁市天润电子科技有限公司
鹤壁市天润电子科技有限公司是由原煤炭部定点研制分析仪器仪表的鹤壁市分析仪器研究所改制而成,是一家专业研制、生产煤质采制样分析仪器仪表的技术企业,煤质分析产品主要包括:量热仪(热量计)系列,测硫仪(定硫仪)系列,马弗炉系列,水分测定仪系列,粘结指数测定仪系列,胶质层测定仪系列,测氢仪系列,工业分析仪系列,哈氏可磨测定仪系列,灰熔点测定仪系列,转鼓机系列,破碎机系列,制样机系列等。产品广泛用于电力、煤炭、冶金、石化、环保、地质、水泥、大专院校及技术监督等行业及部门实验室、化验室。
鹤壁市天润电子科技有限公司 2025-12-11
西安电子科技大学通信工程学院白宝明教授团队成果获IEEE WCNC2023最佳论文奖
3月26日至29日在英国苏格兰格拉斯哥市举办的IEEE Wireless Communications and Networking Conference(WCNC)学术会议上,西电通信工程学院白宝明教授和刘孟孟博士生发表的论文“Near Optimal Hybrid Digital-Analog Beamforming for Point-to-Point MIMO-OTFS Transmissions”喜获IEEE WCNC2023最佳研讨会论文奖(Best Workshop Paper Award),其中共同作者李双洋博士于2021年在通院获得工学博士学位。
西安电子科技大学 2023-04-24
科技部:部署开展学术不端撤稿论文专项整治行动
严肃整治学术不端行为。
科技部 2025-11-27
沈阳金铸机器人自动化科技有限公司
沈阳金铸机器人自动化科技有限公司 2025-09-22
中国成果入选!《科学》公布2022年度十大突破
云南大学资源植物研究院胡凤益团队多年生稻研究成果成为中国唯一入选的研究成果
科技日报 2022-12-16
基于国际标准的通用物联网技术成果应用
oneM2M是欧洲电信标准化协会(ETSI)联络美国、中国、日本和韩国的通信标准化组织,成立国际标准化组织,共同开展物联网业务层国际标准的制定。oneM2M协议是应用层中的上层协议,以HTTP、CoAP、MQTT等协议作为通信载体,将自己的语义封装在HTTP等应用层协议之中。NB-IoT是3GPP针对低功耗广覆盖类业务而定义的新一代蜂窝物联网接入技术,主要面向低速率、低时延、超低成本、低功耗、广深覆盖、大连接需求的物联网业务,NB-IoT物联网协议是低层协议,二者的关系如图1所示。图1 协议体系关系图 基于多协议转换的研究以及系统模型方案的设计与分析,提出NB-IoT设备接入oneM2M的系统模型,如图2所示。NB-IoT设备:搭载了NB-IoT芯片的一套设备,包含了数个传感器。运营商服务器:负责接收NB-IoT设备数据包,并将其存放于平台数据库中。协议转换节点:将NB-IoT设备信息接入oneM2M系统中的核心模块。oneM2M平台:具体保存资源以及对外展现资源的平台。图2 NB-IoT设备接入oneM2M系统模型架构 本成果基于NB-IoT和oneM2M标准,研究构建的工业互联网全系统通用技术,包括基于NB-IoT硬件系统的嵌入式开发及其低功耗的解决方案;NB-IoT终端与运营商云平台系统的协同通信机制;运营商云平台系统与oneM2M企业私有云平台的通信机制;oneM2M工业企业的数据的统一表示,实现工业互联网大数据的深度人工智能应用。
北京邮电大学 2021-04-10
李兰娟团队治疗新冠病毒肺炎的研究成果
2020年2月4日,中国工程院院士、国家卫健委高级别专家组成员、浙江大学医学部教授李兰娟团队,在武汉公布治疗新型冠状病毒感染的肺炎的最新研究成果。根据初步测试,在体外细胞实验中显示:(1)阿比朵尔在10~30微摩尔浓度下,与药物未处理的对照组比较,能有效抑制冠状病毒达到60倍,并且显著抑制病毒对细胞的病变效应。(2)达芦那韦在300微摩尔浓度下,能显著抑制病毒复制,与未用药物处理组比较,抑制效率达280倍。李兰娟院士说,抗艾滋病药物克力芝对治疗新型冠状病毒感染的肺炎效果不佳,且有毒副作用。她建议将以上两种药物列入国家卫健委《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第六版)》。
浙江大学 2021-04-10
基于国际标准的通用物联网技术成果应用
oneM2M是欧洲电信标准化协会(ETSI)联络美国、中国、日本和韩国的通信标准化组织,成立国际标准化组织,共同开展物联网业务层国际标准的制定。oneM2M协议是应用层中的上层协议,以HTTP、CoAP、MQTT等协议作为通信载体,将自己的语义封装在HTTP等应用层协议之中。NB-IoT是3GPP针对低功耗广覆盖类业务而定义的新一代蜂窝物联网接入技术,主要面向低速率、低时延、超低成本、低功耗、广深覆盖、大连接需求的物联网业务,NB-IoT物联网协议是低层协议,二者的关系如图1所示。 图1 协议体系关系图 基于多协议转换的研究以及系统模型方案的设计与分析,提出NB-IoT设备接入oneM2M的系统模型,如图2所示。NB-IoT设备:搭载了NB-IoT芯片的一套设备,包含了数个传感器。运营商服务器:负责接收NB-IoT设备数据包,并将其存放于平台数据库中。协议转换节点:将NB-IoT设备信息接入oneM2M系统中的核心模块。oneM2M平台:具体保存资源以及对外展现资源的平台。 图2 NB-IoT设备接入oneM2M系统模型架构 本成果基于NB-IoT和oneM2M标准,研究构建的工业互联网全系统通用技术,包括基于NB-IoT硬件系统的嵌入式开发及其低功耗的解决方案;NB-IoT终端与运营商云平台系统的协同通信机制;运营商云平台系统与oneM2M企业私有云平台的通信机制;oneM2M工业企业的数据的统一表示,实现工业互联网大数据的深度人工智能应用。
北京邮电大学 2021-05-09
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