染色体空间构象研究:技术、应用与挑战

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作者 王仁杰 胡梦梦 杨坤 《中国生物化学与分子生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期921-933,共13页

染色体在细胞核中的空间构象对于基因的表达、DNA的复制、DNA的损伤修复以及基因的稳定性具有至关重要的作用,了解染色体在细胞核中的空间构象是研究疾病发生发展的关键所在。但目前对于染色体空间构象的变化规律的认识依然不足,束缚了... 染色体在细胞核中的空间构象对于基因的表达、DNA的复制、DNA的损伤修复以及基因的稳定性具有至关重要的作用,了解染色体在细胞核中的空间构象是研究疾病发生发展的关键所在。但目前对于染色体空间构象的变化规律的认识依然不足,束缚了对染色体空间构象与疾病关系的研究。其主要原因在于高分辨率研究染色体空间构象的技术有待进一步发展与完善。本文简要介绍了染色体的基本空间组织结构,并详细介绍了非活体细胞染色体空间构象研究技术荧光原位杂交技术(FISH)和染色体构象捕获技术(3C及其衍生技术)的应用及相关研究成果。为了能够更加准确地实时观察染色体的空间构象及其动态变化,采用活体细胞进行研究势在必行,因此,本文又详细介绍了基于荧光显微技术的定位追踪技术,以及染色体动力学追踪技术在染色体空间构象研究方面的应用及相关成果。最后,针对各种技术的优缺点,本文对目前各种技术研究染色体空间构象存在的问题以及对今后的研究方向给出了建议。 展开更多

关键词 染色体构象 染色体构象捕获 荧光显微镜

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DLO Hi-C染色体构象捕获技术 被引量：1

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作者 林达 洪萍 +1 位作者 李国亮 曹罡 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期577-579,共3页

基因组三维结构在DNA复制、DNA损伤修复、基因转录调控中扮演着重要的角色。Hi-C是目前研究基因组三维结构的主要手段之一,但是存在背景噪音大、试验成本高、试验流程繁琐,缺乏对随机连接噪音的评价等缺陷,因而限制了三维基因组学的发... 基因组三维结构在DNA复制、DNA损伤修复、基因转录调控中扮演着重要的角色。Hi-C是目前研究基因组三维结构的主要手段之一,但是存在背景噪音大、试验成本高、试验流程繁琐,缺乏对随机连接噪音的评价等缺陷,因而限制了三维基因组学的发展。为此,我们开发了一种简单经济的染色体构象捕获技术,即DLO Hi-C(digestion-ligation-only Hi-C)。该技术去掉了生物素标记的步骤,只需要2轮简单的酶切酶连反应即可构建高质量的DLO Hi-C测序文库。为了评价文库中的随机连接噪音的比例,我们在文库构建步骤中加入了噪音评价的步骤。研究结果显示,与当前的in situ Hi-C等方法比较,我们的DLO Hi-C试验时间短、试验成本低、测序成本低,有更多的有效交互数据。将DLO Hi-C应用于肿瘤细胞系,我们找到了已知和新的基因组结构变异。所以,我们希望DLO Hi-C技术将对研究染色体的三维构象、基因的转录调控及基因组的组装有重要的促进作用。 展开更多

关键词 三维基因组 染色体构象捕获 Hi-C DLO Hi-C(酶切酶连Hi-C) 染色体易位

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染色质相互作用研究进展 被引量：1

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作者 潘有福 《遵义医学院学报》 2014年第5期470-478,共9页

真核生物的染色体如何发生复杂构象变化并组织成复杂的高级结构,仍是一个研究热点。染色体的这些结构特征和构象变化可通过了解染色质位点间的相互作用,即利用染色体(质)构象捕获(3C)及其衍生技术,如4C、5C、Hi-C和ChIA-PET等技术来研... 真核生物的染色体如何发生复杂构象变化并组织成复杂的高级结构,仍是一个研究热点。染色体的这些结构特征和构象变化可通过了解染色质位点间的相互作用,即利用染色体(质)构象捕获(3C)及其衍生技术,如4C、5C、Hi-C和ChIA-PET等技术来研究。利用这些技术,已得到一些有关染色质相互作用与基因表达调控和细胞核内染色体组织结构的重要信息。如利用ChIA-PET技术,发现雌激素受体、RNA聚合酶Ⅱ、CTCF等一些转录因子都参与了染色质的长程相互作用,并同时在基因组水平鉴定了特定细胞中的一些相应的有调控潜能的DNA元件及其可能的调控基因。利用Hi-C及其他3C衍生技术,不但表明染色体在细胞核内占据着不同的染色体领域,而且发现染色体上有次级结构域如染色体区隔和染色体拓扑联合域。随着相关技术的完善和更多数据的获得,分析和整合这些数据将对生物信息学家提出更高的要求,同时也可以帮助我们更进一步了解染色体三维构象变化在不同环境下的变化规律,以及在基因转录调控、DNA复制和修复等重要过程中的作用。 展开更多

关键词 染色质相互作用 染色体构象捕获 ChIA-PET Hi-C 雌激素受体 RNA聚合酶Ⅱ CTCF

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染色体构象捕获技术在造血分化调控研究中的进展

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作者 谭云 刘静秋 王侃侃 《中国实验血液学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1369-1372,共4页

最新研究显示基因组空间结构对转录调控起着关键的作用。以造血分化过程为例,三维调控网络能更真实、精确地呈现造血特异的关键转录因子调控的组织方式和动态过程。革新的染色体构象捕获技术的发展和延伸为解析不同染色体间的调控元件... 最新研究显示基因组空间结构对转录调控起着关键的作用。以造血分化过程为例,三维调控网络能更真实、精确地呈现造血特异的关键转录因子调控的组织方式和动态过程。革新的染色体构象捕获技术的发展和延伸为解析不同染色体间的调控元件、同一染色体内的不同调控元件以及核内染色质功能性组分之间的转录调控的空间结构提供了研究手段。本文详细介绍了染色体构象捕获技术和在此基础上衍生的高通量组学技术的发展,以及这些技术在造血分化过程中的应用。 展开更多

关键词 染色体构象捕获 造血分化 染色质空间结构

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SYBR Green荧光定量PCR法对BCL11B基因座位相互作用位点的验证分析

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作者 任立成 孙元田 +3 位作者 张云霞 苏振宇 杨智 李冬娜 《海南医学院学报》 CAS 2013年第1期1-4,共4页

目的:研究在不同类型细胞核中,位于不同染色体上的BCL11B与ARHGAP6基因座位间的相互作用关系。方法:通过SYBR Green荧光实时定量PCR法,分别对MCF-7和Jurkat细胞的3C(染色体构象捕获)样品进行定量分析,分析分别位于不同染色体上的BCL11B... 目的:研究在不同类型细胞核中,位于不同染色体上的BCL11B与ARHGAP6基因座位间的相互作用关系。方法:通过SYBR Green荧光实时定量PCR法,分别对MCF-7和Jurkat细胞的3C(染色体构象捕获)样品进行定量分析,分析分别位于不同染色体上的BCL11B与ARHGAP6基因座位间的相互作用频率。结果:与TaqMan探针法相比较,基于SYBR Green荧光实时定量PCR法对3C样品的分析同样具有良好的特异性。在MCF-7和Jurkat细胞中,BCL11B与ARHGAP6基因座位间的相互作用频率存在很大的差异。结论:SYBR Green荧光实时定量PCR法在染色体构象捕获技术中具有很好的特异性;BCL11B与ARHGAP6基因座位间的相互作用具有细胞类型特异性。 展开更多

关键词 BCL11B基因座位 染色体构象捕获 TaqMan探针法定量PCR SYBR Green荧光实时定量PCR

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染色质高级结构——基因组调控的重要形式

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作者 苑宝文 王秀杰 《生命科学》 CSCD 2015年第3期336-343,共8页

真核生物的染色体高度致密,且在细胞核中形成多种构象。近年来发展起来的染色体构象捕获技术及其衍生技术,使得在分子水平上研究染色质结构与功能成为可能。越来越多的证据表明,染色质高级结构的形成并不是随机的,而是参与调控基因表达... 真核生物的染色体高度致密,且在细胞核中形成多种构象。近年来发展起来的染色体构象捕获技术及其衍生技术,使得在分子水平上研究染色质结构与功能成为可能。越来越多的证据表明,染色质高级结构的形成并不是随机的,而是参与调控基因表达的一个关键因素。主要介绍基于染色体构象捕获技术发展出的不同技术,并总结目前关于染色质高级结构的特征与功能的知识。 展开更多

关键词 染色体构象捕获 染色质高级结构 染色质环结构

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长链非编码RNA的常用研究技术和方法 被引量：5

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作者 王卉 张玲玲 +5 位作者 王冰蕊 任思蕊 高洁 佟静媛 刘金花 石莉红 《中国细胞生物学学报》 CAS CSCD 2016年第8期1012-1019,共8页

长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)在胚胎发育、谱系分化、基因印迹、疾病发生等过程中都发挥着非常重要的调控作用,是转录调控的重要分支及热点。随着转录组学高通量测序技术的日臻完善,越来越多的lncRNA被发现。为了全面解析l... 长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)在胚胎发育、谱系分化、基因印迹、疾病发生等过程中都发挥着非常重要的调控作用,是转录调控的重要分支及热点。随着转录组学高通量测序技术的日臻完善,越来越多的lncRNA被发现。为了全面解析lncRNA的作用及调控机制,该综述从lncRNA的发现、表达、细胞定位、结构、功能、机制研究等不同方面总结了当前常用的研究技术、方法及它们的最新进展,为其深入研究提供了基础和线索。 展开更多

关键词 lncRNA 高通量转录组测序技术 CRISPR/Cas9技术 CHIRP 染色体构象捕获技术 lncRNA数据库

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融合卷积神经网络和最短路径计算的染色体三维重构

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作者 赵凤娇 钟诚 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2023年第4期724-730,共7页

通过卷积神经网络建模,利用染色体的原始相互作用频率(IF)矩阵中的值推断矩阵邻近区域,以降低矩阵的稀疏程度形成相对稠密矩阵;将相对稠密矩阵转换为距离矩阵,构建加权无向图,计算图中任意两个顶点之间的最短路径,以补全矩阵剩余未知部... 通过卷积神经网络建模,利用染色体的原始相互作用频率(IF)矩阵中的值推断矩阵邻近区域,以降低矩阵的稀疏程度形成相对稠密矩阵;将相对稠密矩阵转换为距离矩阵,构建加权无向图,计算图中任意两个顶点之间的最短路径,以补全矩阵剩余未知部分的值,形成完整距离矩阵;运用多维缩放方法在完整距离矩阵上推断出染色体三维结构.在高通量染色体构象捕获(Hi-C)数据上的实验结果表明,相较于已有的代表性同类算法,本文给出的算法能够获得更小的均方根误差值、更大的Pearson相关系数值,所重构的染色体三维结构与真实结构更相似. 展开更多

关键词 染色体三维重构 卷积神经网络 最短路径 多维缩放 高通量染色体构象捕获

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β-珠蛋白基因远程相互作用元件的筛选与功能性分析

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作者 肖亦舒 许兰 +4 位作者 刘春亚 杜乐 孙元田 李冬娜 任立成 《海南医学院学报》 CAS 2022年第24期1841-1847,共7页

目的:研究表明β-珠蛋白基因在发育过程中呈现选择表达的转换机制,其上游的基因座位点控制区(LCR)调控了β-珠蛋白基因家族的表达模式。为了深入探究β-珠蛋白基因表达调控的分子网络,本文对其他可能参与调控β-珠蛋白基因表达的远程调... 目的:研究表明β-珠蛋白基因在发育过程中呈现选择表达的转换机制,其上游的基因座位点控制区(LCR)调控了β-珠蛋白基因家族的表达模式。为了深入探究β-珠蛋白基因表达调控的分子网络,本文对其他可能参与调控β-珠蛋白基因表达的远程调控元件进行筛选,对β-珠蛋白基因动态调控转换机制进行深入研究。方法:早幼粒细胞经全反式维甲酸诱导分化,以β-珠蛋白基因启动子区及LCR作为环形染色体构象捕获(4C)技术分析的靶位点,通过测序技术与调控元件分析结合,在全基因组筛选与β-珠蛋白家族基因座位发生相互作用关系的位点。结果:根据4C测序结果,筛选出与HBD启动子区及LCR存在相互作用关系的位点。通过染色体构象捕获(3C)验证,结果与测序结果一致。通过甲醛辅助分离调控元件技术及Epiregio在线网站对调控元件功能性分析,结果表明筛选位点AC105129.4、AL354707.17、AC078785.22及AC021646.35均为潜在的参与β-珠蛋白基因调控元件。结论:4C筛选位点与锚定位点相互作用表明了β-珠蛋白家族基因座位在细胞核内复杂的空间组织形式。 展开更多

关键词 Β-珠蛋白基因 环形染色体构象捕获 染色质相互作用 染色体构象捕获

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利用环形染色体构象捕获技术对Bcl11b基因座位在细胞核内空间组织的研究 被引量：1

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作者 任立成 李美英 +3 位作者 孙元田 苏振宇 杨智 李冬娜 《中国细胞生物学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1584-1591,共8页

环形染色体构象捕获(4C)技术实现了在全基因组范围内捕获与4C靶位点发生相互作用的基因座位,因而通过4C相关技术可以进一步研究靶基因座位在细胞核内的空间组织形式。该文以Bcl11b基因座位作为4C分析的靶位点,通过优化4C分析的反向巢式... 环形染色体构象捕获(4C)技术实现了在全基因组范围内捕获与4C靶位点发生相互作用的基因座位,因而通过4C相关技术可以进一步研究靶基因座位在细胞核内的空间组织形式。该文以Bcl11b基因座位作为4C分析的靶位点,通过优化4C分析的反向巢式PCR扩增条件,实现4C分析PCR的高效扩增;并通过有限克隆筛选与普通测序分析相结合的方法,在全基因组范围内捕获到一些与Bcl11b基因座位发生潜在相互作用的基因座位。这些基因座位与靶位点间的相互作用既有发生在相同染色体内的,也有发生在不同染色体之间的。这些基因座位间的相互作用表明了Bcl11b基因座位在细胞核内复杂的空间组织形式。 展开更多

关键词 环形染色体构象捕获技术 染色体构象捕获技术 Bcl11b基因座位 染色质空间组织

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染色体构象捕获技术及其衍生高通量技术发展与展望

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作者 肖亦舒 杜乐 任立成 《基因组学与应用生物学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期2271-2281,共11页

细胞核内染色质的三维空间组织功能性地调控基因组的表达。染色质动态的三维组织研究是表观遗传学的一个重要研究领域,而染色体构象捕获(chromosome conformation capture,3C)技术是研究三维基因组结构与功能的重要技术手段。随着该技... 细胞核内染色质的三维空间组织功能性地调控基因组的表达。染色质动态的三维组织研究是表观遗传学的一个重要研究领域,而染色体构象捕获(chromosome conformation capture,3C)技术是研究三维基因组结构与功能的重要技术手段。随着该技术在表观遗传学研究领域的广泛应用,3C衍生出的相关技术有了快速的发展。本文将对近年来发展起来的染色体相互作用的相关研究技术及其发展历程和基本原理等作介绍与展望,为三维基因组研究提供技术参考,为未来相关技术的发展提供新思路。 展开更多

关键词 染色体构象捕获技术 染色体相互作用 Hi-C技术 Hi-C衍生技术 Capture-C

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