给DNA甲基化检测装上GPS，看肿瘤细胞如何变花样

DNA甲基化对于细胞的正常生长和增殖非常关键,其异常可能导致一系列疾病,包括癌症,因此全基因组DNA甲基化的检测对于疾病的诊断和治疗具有重要意义。文章介绍了复旦大学于文强课题组研发的全基因组DNA甲基化检测方法"导向定位测序(guide positioning sequencing, GPS)"。相比于通用的WGBS(whole-genome bisulfite sequencing),GPS具有精确性高、比对率高、检测成本低、没有序列偏好性,可同时检测表观基因组和基因组学变异等优势。利用GPS对肝癌细胞和组织进行检测和分析,我们揭示了基于DNA甲基化调控的肿瘤转移的"同化共生"新机制。     

自然界“军备竞赛”中的材料科学

自然界中的生物材料具有优异的力学性能与独特的功能特性,这主要归功于它们复杂而巧妙的微观组织结构。特别是在长期的自然选择与生存竞争中,生物体进化出各种各样的天然武器,实现强力攻击与稳固防御这两种本身相互矛盾的技能之间的完美平衡。探索自然界"军备竞赛"中的材料科学能够从仿生角度为人造材料的优化设计提供宝贵的启示和灵感。文章阐明了典型天然武器的种类、形式、组织结构和力学性能特征,提炼了它们同步实现进攻与防御效果的共性的内在设计原则,总结了这些原则在促进新型仿生人造材料、器件与装置研发方面应用的最新进展,并进一步探讨了生物力学与仿生材料研究面临的机遇与挑战。     

伯克利的《量子物理学史档案(AHQP)》

量子物理学史档案现已成为科学史工作者们的宝贵精神财富.戈革撰写的《伯克利的〈量子物理学史档案(AHQP)>》一文介绍了他所见到的AHQP的情况,文末还谈了感想,颇值一读.     

植物DNA从头甲基化的机制

DNA甲基化是一种常见的表观遗传修饰,与基因的表达调控、转座子的沉默及异染色质的形成等紧密相关. DNA从头甲基化是指在新位点建立甲基化修饰的过程.植物中存在多个DNA从头甲基化通路,主要分为RNA介导的DNA甲基化(RNA-directed DNA methylation, Rd DM)及CMTs(CHROMOMETHYLASEs)参与的从头甲基化.Rd DM通路在非编码RNA的介导下靶向建立甲基化修饰,可调控植物多类生长发育过程.伴随着研究的深入,多条非经典的Rd DM通路得以发现,这些通路在转座子的识别和沉默方面有着重要作用.此外,非模式植物中的研究还对CMT3参与从头甲基化的机理进行了探索.基于DNA从头甲基化机制,最近的研究开发了多种靶向DNA甲基化操控工具,这些工具将推进对DNA甲基化功能的认识,并有望进一步用于遗传操控进行作物改良.本文综述了植物DNA从头甲基化机制的最新研究进展,并针对该机制的应用进行了讨论.     

核的层子结构和量子色动力学

随着科学技术的迅猛发展,人们已进一步揭示出原子核的层子结构。从理论上来讲,层子和层子间相互作用的理论(即量子色动力学)应当可以预言原子核的性质。《核的层子结构和量子色动力学》一文介绍了这方面研究的最新进展。     

电子偶素实验研究进展

电子偶素是一个电子和正电子组成的准束缚系统。目前它在原子物理、化学和固体物理中已得到了广泛的应用。近年来,在检验量子电动力学的基本理论和研究弱相互作用等方面,它更引起了人们的极大兴趣。《电子偶素实验研究进展》一文对电子偶素这一新兴领域及其最新的进展作了介绍。     

宏观量子效应

《宏观量子效应》一文对此作了比较全面的介绍,使我们对这种现象能有所认识。远离平衡现象研究已引起科学家相当的重视,     

生物材料

<正>经过数百万年的进化,生物世界已经成为一个超级有效的材料研发实验室。本期选自《自然》杂志的一组文章研究了自然界中的物质如何为仿生材料带来启发,从而最终赋予人类超人的能力。我们的探索从观察一种熟悉的生物开始——蜘蛛。这些节肢动物用来结网的丝非常坚韧。确实,电影《蜘蛛侠2》中的场景——纽约市的一列地铁被一个蜘蛛网迫停,并非远离现实、荒诞不经。科学家正在研究如何用合成材料制造出这样的纤维。     

快离子导体及其应用

快离子导体是一类具有特殊结构的新型固体材料,它在传递电流的同时,又能传递物质。《快离子导体及其应用》一文介绍了快离子导体在储能、化工、分析化学和固体离子器件等方面的应用。     

我与好书做朋友

上期我们介绍了“科学金钥匙丛书”的前5册,即《太空之船》、《兵器王国新秀》、《高科技与未来战争》、《信息时代》和《交通大视野》。本期我们接着向读者介绍本丛书的后5册图书: 《人与自然》 人是自然界中的一员,虽说人是高级智慧动物,拥有主动改造自然、利用自然的能力,但人类发展至今在对自然界的全面和深刻的了解认识方面,可以说还     

外源种质导入引发小麦表观遗传变异的MSAP分析

通过染色体工程将外源种质向小麦基因组转移的过程中, 可以诱发受体物种基因组结构及基因表达的广泛遗传变异. 本文以3个高代分离的小麦-黑麦姊妹易位系及其农艺亲本为材料, 应用GISH和AFLP技术分析其基因组结构与组成, 发现姊妹系材料基因组组成高度一致; 同其亲本相比较, 除1RS/1BL染色体易位外, 并没有表现出其他明显的基因组结构变异. 进一步的MSAP分析发现, 易位系材料发生全甲基化修饰的比例比小麦亲本(全甲基化, 16.37%; 半甲基化, 25.44%)明显上升(CN12, 20.15%; CN17, 20.91%; CN18, 22.42%), 而半甲基化比例则明显下降(CN12, 21.41%; CN17, 23.43%; CN18, 22.42%). 本研究共检测到29种不同类型的甲基化修饰模式, 其中13种类型(33.74%)的位点表现为超甲基化修饰, 9种类型(22.76%)的位点表现为去甲基化修饰, 而余下7种类型(4.07%)的位点甲基化模式变异未能明确界定. 从中分离了多条存在甲基化位点变异的DNA序列, 鉴定了多种小麦转座子序列、亚端粒重复序列以及单拷贝蛋白质编码序列.     

扫描隧道显微镜及其在DNA结构研究中的应用

现代科学发展迅猛,因此本刊“现代科学专题综述”栏也常盛不衰。本期在此栏目中奉献给读者五篇佳作。《扫描隧道显微镜及其在DNA结构研究中的应用》一文,向读者展示了新的实验仪器对DNA结构研究所取得的最新成果。它证明了随着成果的不断积累,仪器的不断改进,我国科学家会在这一领域取得突破性的成就。《题目反应理论和自适应测验》一文介绍了一种现代心理和教育测量理论,这是由于对人才素质的要求越来越高的社会需要而产生的一门学科。它为客观、准确、高效率地评估人的智能和其他心理品质,提供了理论依据。今年4月3日晚,同步辐射这一新的光源在我国诞生,它标志着我国科技史上一个新时代的开始     

HL-60细胞中的DNA脱甲基化活力

已有大量文献报道,真核生物的DNA甲基化作用与细胞癌变有着密切的关系,大部分癌基因及癌细胞的DNA总是处于不充分甲基化状态(undermethylation)。当然,真核生物的甲基化水平[5mC/(C+5 mC)％]主要是与催化这一过程的DNA甲基化酶的活力密切相关。但是细胞DNA甲基化水平是否仅仅取决于DNA甲基化酶从SAM(S-腺苷酰甲     

强关联量子杂质体系的精确模拟

对复杂凝聚态体系中的局域量子态的精确描述,以及对量子态在外场、环境调控下的响应与演化机制的深刻理解,对量子功能材料与器件的构筑与设计有着重要的基础性意义.然而,如何精确刻画复杂材料体系中的量子相干、关联、纠缠等特性,对理论研究而言是个传统难题.本文从全新的视角,即"开放量子体系"的角度来研究复杂凝聚态体系中的量子态.简要介绍了近年来我们基于严格的量子耗散理论发展得到的级联运动方程方法,以及该方法在实验高度关注的强关联量子杂质体系的计算模拟研究方面的应用.     

限制性核酸内切酶PvuⅡ识别序列外甲基化抑制其酶切活性的分子机理研究

<正>DNA甲基化是DNA分子上重要的碱基修饰方法之一,它可以影响核酸的结构及其与蛋白质的相互作用,由此影响基因的表达,关于甲基化与限制性核酸内切酶之间的关系,以往的研究表明:限制性核酸内切酶识别序列内DNA甲基化可特异性地抑制该酶的酶切活性。     

低温等离子体的应用

等离子体有高温和低温之分,当温度低于10~5K时,气体只部分电离,这就是部分等离子体,也称低温等离子体。《低温等离子体的应用》一文介绍了低温等离子体在发电、冶炼、研制优质材料等方面的应用。     

快离子导体及其在仪器仪表中的应用

快离子导体是一种固-液两相性的新型功能材料。为了进一步开发应用,目前国内外都在积极地探讨和研究。《快离子导体及其在仪器仪表中的应用》一文着重介绍快离子导体在仪器仪表方面广泛应用以及作者在这一方面的一些工作。     

量子世界,神奇得难以捉摸

<正>爱因斯坦曾说:"理论的真理在你的心智中,不在你的眼睛里。"与人们熟知的世界截然不同,自然界微观领域其实是个常人难以理解的量子世界。在量子世界中,经典物理规律已经不再适用,取而代之的是量子物理。不知是死是活的"薛定谔猫"、不知光子通过左缝还是右缝的双缝衍射实验,就是对量子物理奇特规律的绝佳描述。     

前沿

<正>"量子科学实验卫星"关键部件完成由中国科学家自主研发的世界首颗"量子科学实验卫星"现已完成关键部件的研制与交付,卫星有望先于欧美在2016年左右发射,在轨设计寿命为两年。"量子科学实验卫星"是中科院空间科学战略性先导科技专项中首批确定的五颗科学实验卫星之一,旨在建立卫星与地面间远距离量子科学实验平台,并在此平台上完成多项大尺度量子科学实验。     

油菜种子萌发过程中DNA甲基化的MSAP分析

DNA甲基化对于植物的生长发育和组织分化具有十分重要的调控作用. 用MSAP (methylation- sensitive amplified polymorphism)和HPLC两种方法分析了油菜种子萌发过程中DNA甲基化的动态变化过程, 并且比较了不同器官组织的甲基化水平差异. MSAP的分析结果表明, 油菜种子基因组中大约有15.7%的CCGG位点发生了胞嘧啶甲基化, 发生甲基化的方式以C^5mCGG双链甲基化为主; 种子萌发过程中同时发生甲基化和去甲基化事件, 其中去甲基化占据主导地位; 不同器官组织的甲基化水平存在一定差异, 胚根的甲基化水平最低, 下胚轴次之, 子叶最高, HPLC分析结果与此一致. 最后, 对11个甲基化多态性片段进行了序列分析, 发现基因编码区和非编码区发生DNA甲基化的频率基本相等. 由此可见, 种子萌发过程中DNA的甲基化变化是一个十分复杂的过程, 油菜可能通过甲基化和去甲基化的方式调控基因的表达, 并最终决定植株的生长发育和器官分化.