新型測序技術實現對單分子調控結構的捕獲

2021-01-09 科學網

新型測序技術實現對單分子調控結構的捕獲

作者：

小柯機器人

發布時間：2020/6/27 17:21:13

美國哈佛醫學院John A. Stamatoyannopoulos、Andrew B. Stergachis等研究人員合作開發了染色質纖維測序技術，可實現對單分子調控結構的捕獲。2020年6月26日，《科學》發表了這一成果。

研究人員開發了一種使用非特異性DNA N6-腺嘌呤甲基轉移酶將單個染色質纖維的結構精確印刷到其複合DNA模板上的方法。染色質模板的單分子長讀測序能夠實現對數千鹼基長度染色質纖維的主要結構進行單核苷酸解析度的讀取（Fiber-seq）。

Fiber-seq在單個染色質纖維的線性組織中暴露出廣泛的可塑性，並闡明了指導DNA調控、鄰近調控元件的協同調控、單分子核小體定位以及單分子轉錄因子佔位的原理。這些方法和結果為基因調控的主要架構開闢了新的道路。

據了解，基因調控主要是在單個線性染色質分子水平上確定的，但是人們目前對順式調控結構的了解來自對大量不同分子的零碎採樣。 

附：英文原文

Title: Single-molecule regulatory architectures captured by chromatin fiber sequencing

Author: Andrew B. Stergachis, Brian M. Debo, Eric Haugen, L. Stirling Churchman, John A. Stamatoyannopoulos

Issue&Volume: 2020/06/26

Abstract: Gene regulation is chiefly determined at the level of individual linear chromatin molecules, yet our current understanding of cis-regulatory architectures derives from fragmented sampling of large numbers of disparate molecules. We developed an approach for precisely stenciling the structure of individual chromatin fibers onto their composite DNA templates using nonspecific DNA N6-adenine methyltransferases. Single-molecule long-read sequencing of chromatin stencils enabled nucleotide-resolution readout of the primary architecture of multikilobase chromatin fibers (Fiber-seq). Fiber-seq exposed widespread plasticity in the linear organization of individual chromatin fibers and illuminated principles guiding regulatory DNA actuation, the coordinated actuation of neighboring regulatory elements, single-molecule nucleosome positioning, and single-molecule transcription factor occupancy. Our approach and results open new vistas on the primary architecture of gene regulation.

DOI: 10.1126/science.aaz1646

Source: https://science.sciencemag.org/content/368/6498/1449

Science：《科學》，創刊於1880年。隸屬於美國科學促進會，最新IF：41.037

相關焦點

  • Illumina Hiseq/Miseq測序原理
    一、Solexa測序技術前世今生（——Illumina平臺）Solexa高通量測序技術是由英國劍橋大學派生的Solexa公司建立起來的。該方法以單分子陣列技術為基礎，是對合成測序技術的發展與延伸。二、測 序 原 理Solexa是一種基於邊合成邊測序技術（Sequencing-By-Synthesis，SBS）的新型測序技術。通過單分子陣列實現在小型晶片（FlowCell）上進行橋式PCR反應。
  • 10種DNA甲基化測序技術,你知道幾個?
    其中，5』甲基胞嘧啶(5mC) 的甲基化是一個非常重要的表觀遺傳學修飾事件，該事件能夠調控基因活性，並影響著如細胞分化、轉錄調控和染色質重塑等生物學過程。隨著下一代測序技術（NGS）技術的發展，使我們能夠從全基因組水平來分析5』甲基胞嘧啶及組蛋白修飾等事件，由此能夠發現很多傳統的基因組學研究所不能發現的東西，這就是所謂的「DNA甲基化測序」！
  • 「雙重讀取納米孔」研究成果發表，有望提升單分子納米孔測序精度
    測序技術具有快速和高通量的優點，但一直以來在同核苷酸延伸中識別準確性卻有所降低。近日，一項由布魯塞爾自由大學（VUB）和Oxford Nanopore Technologies公司研究人員開展的最新研究表明，一種具有兩個可讓DNA穿過的收縮結構的新型蛋白質納米孔或可提高某些均聚物區域的測序準確性。
  • 【科技日報】中國科大實現世界最高解析度單分子拉曼成像
    記者從中國科學技術大學了解到，該校的科學家們在國際上首次實現亞納米分辨的單分子光學拉曼成像，將具有化學識別能力的空間成像解析度提高到前所未有的0.5納米。國際權威學術期刊《自然》雜誌於6月6日在線發表了這項成果。世界著名納米光子學專家Atkin教授和Raschke教授在同期雜誌的《新聞與觀點》欄目以《光學光譜探測挺進分子內部》為題撰文評述了這一研究成果。
  • 中科大實現世界最高解析度的單分子拉曼成像
    《自然》雜誌於6月6日在線發表了中國科學技術大學科學家的一項最新成果——在國際上首次實現亞納米分辨的單分子光學拉曼成像，將具有化學識別能力的空間成像解析度提高到前所未有的0.5納米。這項成果由中科大微尺度物質科學國家實驗室侯建國院士領銜的單分子科學團隊董振超研究小組完成，博士生張瑞、張堯為論文共同第一作者。
  • 中科大實現世界首次亞分子分辨的單分子光致螢光成像
    科技日報合肥8月11日電 記者從中國科學技術大學獲悉，該校侯建國院士團隊的董振超研究小組，在世界上首次實現了亞分子分辨的單分子光致螢光成像，為在原子尺度上展顯物質結構、揭示光與物質相互作用本質提供了新的技術手段。
  • 酶單分子納米膠囊技術生物傳感器研究獲進展
    近日，中國科學院大連化學物理研究所生態環境評價與分析研究組研究員盧憲波、陳吉平團隊研發的基於酶單分子納米膠囊（SMENs）技術的生物傳感器取得新進展，酶傳感器的熱穩定性、有機溶劑耐受性、酸鹼耐受性、存儲穩定性等核心性能實現質的提高，率先將SMENs技術應用於分析和生物傳感領域。
  • 基因測序技術發展歷程
    基因測序是從1954年Whitfeld等測定多聚核苷酸序列開始的，並在隨後的30年裡相繼誕生了一系列的DNA測序方法，包括加減法、雙脫氧核苷酸末端終止法、化學降解法、螢光自動測序技術、雜交測序技術等,這些技術與方法均是在化學降解法及雙脫氧核苷酸末端終止法的基礎上發展起來的,人們將這些DNA測序技術統稱為第一代DNA測序技術。
  • 中科大學子首次實現最高解析度單分子拉曼成像
    6月6日凌晨，中國科學技術大學發布重大科研成果，該校科學家日前在國際上首次實現亞納米分辨的單分子光學拉曼成像，將具有化學識別能力的空間成像解析度提高到前所未有的0.5納米。國際權威學術期刊《自然》雜誌6月6日在線發表這項成果。研究由侯建國院士領銜的單分子科學團隊董振超研究小組完成，博士生張瑞、張堯為論文共同第一作者。
  • 火石研究院 | 數十個測序平臺技術參數盤點
    點擊查看 目前，市場上圍繞著第二代測序技術和第三代測序技術，已經開發出數十種測序平臺，它們適用於不同的應用場景，同時也各有利弊。 SOLiD一次循環可產生75～110 bp讀長，產生300 Gb的測序序列。同Illumina一樣，SOLiD可用於全基因組重測序確定單核苷酸多態性、缺失和插入等基因組結構變異，也可用於目標區域捕獲測序、染色質免疫共沉澱測序和RAN測序，但讀長短、成本高和數據結果分析困難的不足使其應用受限。1.4.
  • 基因測序技術大升級
    基因測序就是要測定未知的序列，確定重組基因的方向與結構，對突變進行定位和鑑定比較的研究。    第一代基因測序技術誕生於1977 年，是由美國生物化學家A.M.Maxam和W.Gilbert發明的化學降解法。這種方法僅從化學領域觸發，科學家將一個DNA 片段的5 端磷酸基作放射性標記，再分別採用不同的化學方法修飾和裂解特定鹼基，從而產生一系列長度不一而 5 端被標記的DNA片段。
  • 我科學家首次實現亞分子分辨的單分子光致螢光成像
    記者從中國科學技術大學獲悉，該校侯建國院士團隊的董振超研究小組，在世界上首次實現了亞分子分辨的單分子光致螢光成像，為在原子尺度上展顯物質結構、揭示光與物質相互作用本質提供了新的技術手段。該成果於8月10日在國際知名學術期刊《自然·光子學》上。
  • 我科學家首次實現亞分子分辨的單分子光致螢光成像
    2020-08-12 04:22:45 來源：科技日報科技日報合肥8月11日電 （記者吳長鋒）記者從中國科學技術大學獲悉，該校侯建國院士團隊的董振超研究小組，在世界上首次實現了亞分子分辨的單分子光致螢光成像，為在原子尺度上展顯物質結構、揭示光與物質相互作用本質提供了新的技術手段
  • 中國科大實現亞納米分辨的近場單分子光致螢光成像
    最近，中國科學技術大學侯建國院士團隊的董振超研究小組，在近場螢光成像領域取得重要進展，將成像空間解析度大幅提升，推進至～8Å的亞納米分辨水平，從而在世界上首次實現了亞分子分辨的單分子光致螢光成像，為在原子尺度上展顯物質結構、揭示光與物質相互作用本質提供了新的技術手段。該成果於2020年8月10日在國際知名學術期刊《自然·光子學》上在線發表。
  • 大連化物所基於酶單分子納米膠囊技術的生物傳感器研究獲進展
    近日，中國科學院大連化學物理研究所生態環境評價與分析研究組研究員盧憲波、陳吉平團隊研發的基於酶單分子納米膠囊（SMENs）技術的生物傳感器取得新進展，酶傳感器的熱穩定性、有機溶劑耐受性、酸鹼耐受性、存儲穩定性等核心性能實現質的提高，率先將SMENs技術應用於分析和生物傳感領域。
  • 基因圖譜技術VS第三代測序技術,誰是贏家?
    自2015年精準醫學風行全球，基因測序技術開始進入大爆發期­—臨床轉化加快驅動市場打開已是形勢所趨。隨之而來的還有政策的推動和政策的監管。另外，基因檢測技術的發展也是推動市場逐漸成熟的必要條件。 sanger測序，其測序成本高，通量低等方面的缺點，嚴重影響了其真正大規模的應用。二代測序，簡稱NGS，較Sanger測序有了巨大的突破，也稱之為高通量測序。
  • 物理所利用單分子螢光技術發現端粒DNA G三聯體多種結構與摺疊路徑
    DNA是生物遺傳信息的重要載體，除了經典雙螺旋結構外，在真核生物染色體基因調控序列以及端粒中還廣泛存在一種G四聯體結構。G四聯體結構在調控基因表達和維持基因組穩定性等生物學過程中扮演著重要角色。單分子螢光技術是觀察與測量生物大分子構象變化的重要手段，非常適合觀察G四聯體結構的摺疊過程。
  • 【科技日報】我科學家首次實現亞分子分辨的單分子光致螢光成像
    科技日報合肥8月11日電（記者 吳長鋒）記者從中國科學技術大學獲悉，該校侯建國院士團隊的董振超研究小組，在世界上首次實現了亞分子分辨的單分子光致螢光成像，為在原子尺度上展顯物質結構、揭示光與物質相互作用本質提供了新的技術手段。該成果於8月10日在國際知名學術期刊《自然·光子學》上。用光實現原子尺度空間分辨一直是納米光學領域追求的終極目標之一。
  • ...科學問題重點專項「肝膽胰腫瘤單細胞精準捕獲及高分辨單分子...
    由中國科大附一院執行院長、肝膽外科專家劉連新教授牽頭，國家重點研發計劃變革性技術關鍵科學問題重點專項「肝膽胰腫瘤單細胞精準捕獲及高分辨單分子分析」日前獲批，近日，項目啟動會暨項目實施方案論證會在中國科大附一院南區召開。
  • 開發基於新型化學交聯「平臺「的染色質構象捕獲技術
    染色質構象捕獲技術（3C和Hi-C）及其衍生技術（DNase Hi-C和Micro-C ）發現並解析出染色體在不同層級上、不同解析度下的摺疊形式。現有的染色質構象捕獲技術依靠甲醛交聯蛋白與DNA，通過限制性內切酶或者DNase, Mnase對DNA進行酶切，再將空間上鄰近的DNA重新連接。將重連後的DNA文庫通過高通量測序，分析比對其來源並繪製染色質互作圖譜。