对于核小体定位检测方法的比较研究

在真核细胞中,核小体是组成染色质的基本结构单位,是由DNA紧密缠绕在组蛋白八聚体上所形成的一个复合体结构。而DNA与组蛋白的结合并不是固定不变的,没有核小体结合的DNA区域易于各种调节蛋白的接近与结合。因此人们怀疑核小体的定位与基因的转录调节之间存在某种内在联系。对现行的核小体定位的检测方法进行了归类,并对其优缺点进行了分析整理。对更深入的探索核小体定位检测方法的应用有一定意义。     

组蛋白甲基化密码与“阅读器”破译

<正>真核生物中基因组DNA是以染色质形式存在的。核小体是构成染色质的基本单位。核小体及高级染色质结构的形成一方面有效储存和保护了DNA序列所蕴含的遗传信息;另一方面,作为基因组DNA的具体存在方式,染色质结构成为各种需要接触DNA的细胞过程(如转录、复制、损伤修复等)的天然障碍,使染色质成为了一个重要的遗传信息表达     

基于DNA局域结构和统计物理模型识别核小体定位

核小体是真核生物染色质的基本单位。核小体的精确定位影响了基因组序列对结合蛋白的可及性、转录、遗传复制和重组。了解核小体在基因组的准确位置对理解真核生物的生命活动过程有重要作用。本文基于核小体的序列和结构特征及统计物理理论，用统计物理模型预测了核小体的定位。利用统计物理和信息论原理计算了酿酒酵母(S.cerevisiae)、人类(H.sapiens)、秀丽隐杆线虫(C.elegans)和黑腹果蝇(D.melanogaster)数据集中序列片段的DNA局部结构的总能量，基于核小体序列与非核小体序列的总能量差异进行分类，通过10倍交叉验证进行了性能评估。结果显示该模型具有较好的识别效能。     

植物组蛋白分子伴侣研究进展

染色质作为真核生物遗传信息的载体,其基本结构与功能单位是核小体．细胞核内与DNA相关的生理反应如DNA复制,需要核小体的去组装以利于各类细胞因子与DNA结合,再进行核小体的重新组装以重建有功能的染色质结构,这些过程需要组蛋白分子伴侣的介导．目前的研究结果显示,组蛋白分子伴侣对于染色质结构稳定和基因表达调控非常重要．文中对植物组蛋白分子伴侣的研究进展,及其在植物生长发育过程中所发挥的作用进行综述．     

AFM观察小鼠心肌核DNA片段的基因组合形成"基因系"的系统性和垃圾DNA的相互作用

用原子力显微镜(AFM)直接观察、小白鼠心肌等组织的核DNA片段的基因体外转录等多种实验技术组合,通过AFM观察到心肌核DNA片段上的基因,处于垃圾DNA的“转录平台”上,在体外转录过程中,由n(n=3、4等)个活性基因节,对应的n-1个“基因间隔”,依特定的排列组合分别形成n(n=3、4等)种大小不同的“基因系”,各“基因系”中的基因节同时转录,分别形成对应nRNA(n=9、12等)链状复合体,nRMA链状复合体分别与对应基因系的单链DNA两边的“接口”相联。核内对应nmRNA数量减少,形成负反馈效应后,使nRNA从对应“基因系”上迅速解离下来,核内经“转录后修饰”形成对应nmRNA链状复合体。该复合体主要在核内,处于垃圾DNA的“翻译平台”上进行蛋白质翻译,并在核内加工修饰形成有活性蛋白质。本工作展示了未来运用AFM观察生物学反应、研究核基因转录与调控的分子机理、基因组合形成基因系的系统性和垃圾DNA的相互作用的前景。     

盐透析体外组装核小体及检测方法

核小体是构成真核生物染色质的基本结构单位,体内研究核小体及染色质结构受到诸多因素限制,体外重构核小体结构是研究与核小体及染色质结构相关课题的一种重要的方法手段.实验将ES1,CS1以及601DNA序列克隆到载体中,通过PCR大量扩增回收得到目的DNA条带,表达纯化了4种组蛋白且装配成组蛋白八聚体,在盐透析的条件下组装形成核小体结构,利用EB染色以及Biotin标记的方法分析检测了形成核小体的效率.结果显示,在盐透析的条件下,可以有效的组装形成核小体结构,而且随着组蛋白八聚体与DNA的比例增加,核小体的形成效率显著提高.本实验为核小体定位、染色质重塑及组蛋白变体等表观遗传学以及结构生物学领域的研究奠定一定的基础.     

盐透析体外组装核小体及检测方法

核小体是构成真核生物染色质的基本结构单位,体内研究核小体及染色质结构受到诸多因素限制,体外重构核小体结构是研究与核小体及染色质结构相关课题的一种重要的方法手段.实验将ES1,CS1以及601DNA序列克隆到载体中,通过PCR大量扩增回收得到目的DNA条带,表达纯化了4种组蛋白且装配成组蛋白八聚体,在盐透析的条件下组装形成核小体结构,利用EB染色以及Biotin标记的方法分析检测了形成核小体的效率.结果显示,在盐透析的条件下,可以有效的组装形成核小体结构,而且随着组蛋白八聚体与DNA的比例增加,核小体的形成效率显著提高.本实验为核小体定位、染色质重塑及组蛋白变体等表观遗传学以及结构生物学领域的研究奠定一定的基础.     

人类DNA序列TSS区域序列特征及±1核小体的位置分布

基于包含人类基因转录起始位点附近的58989条DNA序列,运用核小体特征量对序列做分类分析,发现±1核小体位于TSS区域两侧的第一类基因约占28%,TSS区域有核小体占据的第二类基因约占30%.用二阶信息冗余特征量分析了DNA序列的碱基关联分布,发现没有占据TSS区域的核小体对应的序列具有强碱基关联,占据TSS区域的核小体对应的序列具有弱碱基关联,弱关联是TSS区域的普适特征.表明占据TSS区域的核小体具有很强的序列适应性和位置的可变性.通常定义的含TSS的核小体缺失区域仅对第一类基因成立.推测第一类基因具有较高的转录效率.     

华美游仆虫大、小核的透射电镜和生化抽提-扫描电镜观察

应用透射电镜术和生化抽提扫描电镜术显示,华美游仆虫大核核膜表面形成孔状结构,并有相当数量的附着物;小核核膜表面也有孔状结构,但附着物较少.此外,非分裂期大核染色质凝缩排列形成染色质团,染色质团由染色质颗粒构成,各个染色质颗粒含有许多均质的染色质小体;大核DNA合成期间,大核复制带区的染色质团分解成染色质小体.据所得结果认为,染色质小体是构成游仆虫大核的基本结构单元;大、小核形态上的差异与其在无性生殖期间核、质间的功能活动及物质联系有关.     

不同转录率下真核模式生物核小体位置研究

真核生物中核小体的位置在不同转录率基因上是不同的.我们通过对热冲击前后酵母核小体位置实验数据、酵母转录率数据进行统计分析和比较后,发现在压力环境下,敏感上表达基因中的高转录水平基因与敏感下表达基因中低转录水平基因上的核小体位置趋于平衡位置,而非敏感基因中的高转录基因通常处于趋向远离平衡位置状态.     

核小体结合模体的理论预测和检验

核小体结合模体集合的理论预测对于全面了解核小体的定位和染色质重塑以及DNA序列的结构和进化具有重要的意义.以人类1号染色体基因间序列为样本,研究了8-mer相对模体数随频次分布的三峰现象.发现依照8-mer中CG二核苷含量分类,三个8-mer子集(记为iCG,i=1,2,3)形成独立的单峰分布,而依照其它15种二核苷含量分类则没有此现象.分析DNA序列的这一独特结构后,提出一个理论猜想,即含1CG的模体就是核小体结合模体集合.为了验证这一猜想,提取了1CG 8-mer中偏好和稀有的三核苷,分别构建了核小体特征参数Ktri(O)和Ktri(R),得到它们在基因转录起始序列(TSS)上的分布,将两类分布分别与实验给出的核小体占据率分布做线性拟合.统计结果显示,1177个TSS序列中,置信度大于95%的序列占到总数的89.2%,置信度大于99%的序列占到总数的81.6%.结果验证了1CG模体集合就是核小体结合模体的猜想.     

关于染色质结构研究的若干进展

染色质是真核细胞间期核中DNA和蛋白质组成的复合体。关于染色质结构的研究一直是细胞生物学的重大理论课题。1973年,人们发现了染色质的基本结构单位——核粒。这是染色质结构研究中的突破性进展。七十年代里,一些学者对染色质结构的研究情况做过综述。八十年代以来,关于染色质结构的研究发展很快。目前,人们对于核粒核心的结构细节、核粒结构的动态变化以及染色质高层次结构等等问题都有了进一步的了解。下面仅就上述几个问题的近年来研究进展做一简要介绍。     

八肋游仆虫中ECD1基因的克隆及序列分析

含有CHROMO(chromatin organization modifier)结构域的蛋白参与了异染色质的形成及转录沉默复合物的形成.原生动物游仆虫细胞中既含有转录活跃的大核也含有转录沉默的小核.本实验应用PCR技术从八肋游仆虫(Euplotes octocarinatus)中获得了一个编码含有CHROMO结构域的基因ECD1(Euplotes chromo domain-con-taining protein 1)(GeneBank登录号为FJ357578).大核中含有该基因的微小染色体全长1105 bp.小核中该基因内无内部删除序列IES的存在.通过RT-PCR,证实该基因开放阅读框为645 bp.大核基因中含有三个内含子,转录过程中这些内含子均符合一类内含子GU-AG剪切规则.DNAstar软件分析,该基因编码的蛋白质包含214个氨基酸,分子量24.7 kDa,等电点为5.48.结构域聚类分析表明Ecdl蛋白可能执行与四膜虫异染色质蛋白Pddlp和Pdd3p相似功能,参与大核发育过程中异染色质的形成和IES序列的删除.     

HMGA2的结构、功能及调控机制

前言 核小体是染色质的基本单位, 由DNA和核心组蛋白八聚体 (H2A、H2B、H3和H4各两分子)组成,并由不同的蛋白质〔包括组蛋白H1和高迁移率组(HMG)蛋白〕组成高级结构.     

用AFM观察小白鼠心肌核DNA片段的基因体外转录和垃圾DNA的相互作用

用AFM直接观察、体外转录等实验技术组合,发现小白鼠(Balb/C)心肌体外转录状态的核DNA片段上的各种基因,处于垃圾DNA的特定的“转录平台”上。“转录平台”上的各种核活性基因的两端的调控序列,分别与特定开关蛋白质复合体结合(即可解离的开关蛋白质),中间的编码序列分别以非共价键特异结合可完全解离的转录活性因子等多种蛋白质;这些与核基因转录相关的蛋白质均由垃圾DNA的专一性蛋白质通路分别进行特异性正负反馈调控。     

GID/CTLH复合体的研究进展

GID/CTLH复合体是真核细胞中特有的具有E3泛素连接酶活性的大分子量蛋白复合体,深入分析其结构与功能具有重要的生物学意义.酵母GID复合体能帮助细胞快速应对微环境中营养状态的改变,同时在糖代谢调控中发挥重要作用;哺乳动物中的CTLH复合体能够迅速接收细胞外的不同信号,协调细胞发生可逆的变化,从而适应不断变化的环境,...     

RecA介导的特异性DNA片段捕获

外显子捕获联合高通量测序技术在检测新的致病基因,特别是罕见的基因变异时,表现出很高的检测效率.但在具体使用过程中,探针易出现非特异性杂交,设计探针时需考虑Tm值均一性、所需初始样品量较大等问题.RecA是原核生物同源重组的中心分子,参与DNA损伤的重组修复.通过在体外模拟RecA蛋白在原核生物体内重组寻找同源序列的途径,用以捕获目标DNA分子,以期提高外显子捕获过程中的探针杂交效率和特异性.根据RecA在体内同源重组中的作用模式,先将基因组染色质片段化,再纯化DNA,设计生物素标记的特异性探针,在RecA蛋白的介导下以捕获基因组中的目的同源片段.结果显示:设计的和目标片段互补的探针高效而特异地捕获了目标DNA片段,ATP和水能够破坏RecA介导形成的三链复合体的稳定性,可以作为很好的杂交后洗脱试剂,而且水直接作为洗脱试剂可以提高洗脱目的 DNA片段的效率和纯度.     

基于LSTM的核小体序列可分类性分析

核小体是染色体的基本结构单元。将核小体序列和非核小体序列预处理为时间序列数据,利用LSTM(long short-term memory network)进行迭代训练和长、短程特征学习,得到的LSTM模型可以实现核小体序列92.67%的识别准确率。研究表明,核小体序列与非核小体序列具有不同的特征,并且核小体序列具有高度可分类性。基于核小体序列的高度可分类性,可以实现核小体序列与非核小体序列的判断识别,这对于核小体定位及其动态性、基因转录调控、DNA复制与修复和DNA序列的功能及进化等的研究具有一定的生物学意义和价值。     

INO80参与拟南芥气孔数量调控的分子机制

气孔是植物表皮特有的结构,参与到植物的呼吸、蒸腾作用等多种生理活动.植物通过气孔与大气进行气体交换.INO80是一类保守的染色质重塑因子,可以与组蛋白变异体H2A.Z结合.与野生型相比,拟南芥ino80缺失突变体对于渗透压的敏感度及其失水率都有明显提高.与此相应的是,ino80缺失突变体植物表现出气孔明显增多的表型.bHLH转录因子家族中的SPCH和MUTE对于气孔的发育起到正调控的作用.RT-PCR检测显示,在ino80突变体的背景下,气孔正调控基因SPCH和MUTE的表达量都显著上调.ChIP-PCR实验显示,相对于野生型,H2A.Z在SPCH和MUTE上染色质的分布在ino80缺失突变体内下调.我们的工作表明,在拟南芥中,INO80可能通过调控气孔正调控基因染色质区域组蛋白变体H2A.Z的分布影响靶基因的转录水平,进而改变气孔数量以及植物的相应生理指标.     

AFM观察小白鼠心肌和肝核DNA片段的基因移位

用原子力显微镜(简称AFM)直接观察、体外表达和体外转录等实验技术组合,观察到了心肌和肝的核DNA片段的基因;用磷酸缓冲液稀释,并用开关蛋白质等活性因子使其部分解离,促使核基因在核DNA片段内或核DNA片段间静态或动态移位,得到了对应核DNA片段中的相关基因,如LDH/DNA体外表达活性变化的LDH同功酶酶谱图。基因静态或动态移位均表达活性降低,且基因移位程度与其对应基因活性降低程度呈正相关性。展示了未来运用AFM和体外表达等实验技术组合研究核DNA片段的基因移位和对应基因突变机制的前景。