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染色体空间构象研究:技术、应用与挑战
1
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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染色体构象捕获技术在造血分化调控研究中的进展
2
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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DLO Hi-C染色体构象捕获技术 被引量：1
3
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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融合卷积神经网络和最短路径计算的染色体三维重构 被引量：1
4
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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家养动物空间基因组学研究进展
5
作者 常江浩 黄永震 +4 位作者 岳怡冰 张国文 高雪 雷初朝 张君 《中国牛业科学》 2025年第3期66-71,共6页
介绍了空间基因组学的基本概念及其在家养动物研究中的应用价值,简述了染色体构象捕获(chromosome conformation capture,3C)技术、高通量染色体构象捕获(high-throughput chromosome conformation capture,Hi-C)技术、荧光原位杂交(flu... 介绍了空间基因组学的基本概念及其在家养动物研究中的应用价值,简述了染色体构象捕获(chromosome conformation capture,3C)技术、高通量染色体构象捕获(high-throughput chromosome conformation capture,Hi-C)技术、荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)、超分辨成像和原位测序等技术的研究原理及其进展,回顾了上述技术在揭示基因组三维构象与基因调控、细胞代谢及疾病机制中的作用,分析了空间基因组学在家养动物(如牛、羊、猪、鸡)中的具体应用,例如Hi-C技术解析牛肌肉发育的染色质动态重组,以及FISH技术助力猪胚胎发育的空间基因组重编程研究。指出尽管数据处理复杂和技术要求高,空间基因组学仍为家畜遗传改良和疾病治疗提供了全新视角,未来可通过提升技术分辨率和降低成本,进一步拓展其在家畜育种中的应用。分析表明,空间基因组学不仅深化了对家养动物遗传机制的理解,还为高产、抗病品种选育提供了新策略。 展开更多
关键词 家养动物 空间基因组学 三维基因组构象 高通量染色体构象捕获(Hi-C)技术 遗传改良
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基于染色质交互数据的基因组组装方法 被引量：2
6
作者 陶婧芬 谢婷 +2 位作者 郑觉非 杨庆勇 张红雨 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第11期43-50,共8页
伴随着高通量DNA测序技术的不断推陈出新和价格持续下调,如何将scaffolds定位于染色体逐渐成为完整参考基因组获得的关键。高通量染色质构象捕获技术(High-throughput chromosome conformation capture,简称Hi-C)的出现为基因组组装过程... 伴随着高通量DNA测序技术的不断推陈出新和价格持续下调,如何将scaffolds定位于染色体逐渐成为完整参考基因组获得的关键。高通量染色质构象捕获技术(High-throughput chromosome conformation capture,简称Hi-C)的出现为基因组组装过程中scaffolds快速锚位提供了契机。相比于传统的基因组组装方法,基于染色质交互组装基因组的策略实验操作简易、实验和时间成本较低、正确率及分辨率高,在基因组相对复杂的多倍型和高度杂合的物种中有着更大的应用前景。但由于技术本身的限制,该方法还存在分辨率、背景噪声等问题需要解决,有待进一步改进和提高。 展开更多
关键词 高通量染色质构象捕获技术 染色质交互 基因组组装 scaffolds锚位
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植物三维染色质构型研究进展 被引量：2
7
作者 董芊里 王金宾 +1 位作者 李晓宠 宫磊 《遗传》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期73-86,共14页
染色质在细胞核内的缠绕、折叠及其在细胞核内的空间排布是真核生物染色质构型的主要特征。在经典DNA探针荧光原位杂交显微观察的基础上,基于新一代测序技术的Hi-C及ChIA-PET染色质构型捕获技术已经被广泛应用于动物及植物细胞核染色质... 染色质在细胞核内的缠绕、折叠及其在细胞核内的空间排布是真核生物染色质构型的主要特征。在经典DNA探针荧光原位杂交显微观察的基础上,基于新一代测序技术的Hi-C及ChIA-PET染色质构型捕获技术已经被广泛应用于动物及植物细胞核染色质构型的研究中,并以新的角度定义了包括:染色体(质)域(chromosome territory)、A/B染色质区室(compartment A/B)、拓扑偶联结构域(topological associated domains,TADs)、染色质环(chromatin loops)等在内的多个更为精细的染色质构型。利用以上两种主流技术,越来越多的植物物种染色质构型特征被鉴定、分析和比较。本文系统分析和总结了近年来以植物细胞为模型的细胞核染色构型领域取得的重要成果,包括各级染色质构型特征的组成、建立机制和主要影响因素等。在此基础上,分析了目前研究植物染色质构型技术的瓶颈和突破性的技术进展,并对后续研究主要关注的问题和研究内容进行了展望,以期为相关领域的研究提供更多的理论参考和依据。 展开更多
关键词 染色质构型 高通量染色质构象捕获测序 末端配对标签测序 染色质区室 拓扑偶联结构域
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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
8
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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β-珠蛋白基因远程相互作用元件的筛选与功能性分析 被引量：1
9
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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