解密基因定位聽命於誰?

2021-01-16 每日科技網

        【每日科技網】

   來自美國國立衛生研究院下屬國家癌症研究所(NCI)的科學家們,利用新型的大規模成像技術繪製出了個別基因在人類細胞核中的空間位置,並確定了50個細胞因子是基因正確三維(3D)定位的必要條件。這些空間定位對基因表達、DNA修復、基因組穩定性和其他的細胞活動起重要的作用。這項研究發布在8月13日的《細胞》(Cell)雜誌上。

  DNA在細胞核中非隨機排列是高等生物基因組的一個基本特性。研究人員很久以前就已經知道,大多數基因都會佔據細胞核中偏愛的3D位置,基因的定位對於它們的功能至關重要,但一直以來卻很難確定決定基因定位的作用分子和機制(延伸閱讀:Cell:基因定位的重大影響 )。儘管採用螢光原位雜交(FISH)技術可以顯影基因,並確定它們的位置,這一成像技術一次只能分析幾個樣本,無法用於大規模基因組作圖。

  NCI的研究人員開發出了一種叫做HIPMap(High-throughput Imaging Position Mapping)的方法,使得大規模測定3D基因位置變為可能。這一方法利用了優化的FISH檢測方案、全自動顯微鏡,並結合了先進的計算圖像分析——其可在單次實驗中傳遞成千上萬樣本的精確基因定位信息。

  在這項研究中,NCI癌症研究中心副主任Tom Misteli博士領導研究人員利用HIPMap和一種叫做RNAi基因敲落的方法篩查了細胞核中近700種蛋白質,以鑑別與幾個人類基因3D定位相關的蛋白。RNAi基因敲落是利用RNA分子去阻斷細胞中的特異蛋白質生成。

  通過在27天內連續收集來自自動顯微鏡的數據,分析了300多萬個數據點,科學家們鑑別出有50個細胞因子決定了基因在細胞核中的定位。這一列表為進一步探究基因組組織的分子機制提供了基礎。

  Misteli說:「HIPMap的重要性在於,它可作為眾多應用,包括癌症生物學的一個起點。除了解答基因組在完整細胞中的組織機制這類基礎問題,還可以利用其能夠在大量樣本和細胞中繪製基因定位的能力,來檢測癌症中非常罕見的染色體易位事件及了解決定染色體斷裂位點的細胞因子。」在易位過程中,染色體斷裂再重新連接,可導致不相連的基因發生融合,雜合基因的蛋白質產物有可能會促成癌症形。

  在舉例說明HIPMap的應用時,Misteli指出上個月他的實驗室發布了一項研究(Burman et al., Genes and Development. July 1, 2015)。在那項研究中,研究人員採用了一種源自HIPMap的方法來探究在一種叫做間變性大細胞淋巴瘤的癌症中導致染色體易於斷裂及在NPM1基因和ALK基因之間形成一種致癌易位的機制。研究人員以往證實,在癌症中一些基因佔據在不同的位置。因此,可以利用一些基因的3D定位來作為乳腺癌和前列腺癌一類疾病的診斷標誌物。

  「HIPMap將成為許多正在進行的研究努力中一種強大的工具,來繪製三維空間中的基因組,將來自這些研究的結果轉化為癌症生物學,」Misteli說。

相關焦點

  • 科學家破譯基因密碼 解密古人類性愛(圖)
    原標題:科學家破譯基因密碼 解密古人類性愛(圖)   遺傳的歷史就書寫在現代非洲人的DNA中,但還需要一些調查工作來對其進行注釋。  Tishkoff說:「我們的研究強調了基因組非編碼區域的重要性,特別是調控基因的表達。它對於從事生物醫學研究的人具有重要的意義,因為如果他們只是關注編碼區域,他們就會缺失對正常人類變異和疾病易感性極其重要的信息。」  研究人員也利用基因組研究了古人類的交配。
  • 西遊記三清也要聽命於玉帝?原來天庭管理暗藏這個規則!
    看西遊記,一直都在爭議一個問題,那便是:誰才是三界中的「老大」?這問題一出,各家觀點不一樣,有說如來的,有說太上老君的,有說元始天尊的等等。所以,在小易的西遊觀裡面,這位「老大」,非權利最高者莫屬,說到這裡很多小夥伴應該明白小易要講的是誰,沒錯,他就是玉帝。要問西遊記中玉帝的法力有多強,誰也不知道,但要問西遊記裡誰的權利最大,那非玉帝莫屬。那麼玉帝在西遊記中的權力究竟有多大呢?
  • 解密這一杯咖啡的基因
    來自巴拿馬的瑰夏,具有豐富的熱帶水果的香氣和風味;來自衣索比亞的耶加雪菲,擁有無與倫比的花香;來自印尼的曼特寧,富有獨特的松木與草藥香……每一種豆子都攜帶著自己產地的信息,展現著自己的魅力,而想要解密這一杯咖啡的神秘基因
  • 交大解密!圓明園文化基因圖譜
    交大解密!該研究院成立之後立即啟動了六個項目,其中一個尤為引人注目,它的名字叫作「圓明園文化基因圖譜研究」。「基因圖譜」本是生命科學領域的專業術語,為何會與圓明園產生關聯?「這個名稱主要是基於項目的系統性,它既有別於『歷史文化研究』,也不能簡單歸之為『品牌視覺識別系統設計』。
  • 阿桑奇是誰?維基解密組織成員揭秘
    維基解密阿桑奇是誰?據英國《每日鏡報》報導,維基解密創辦人阿桑奇在厄瓜多撤回庇護後被捕。當他被塞進警車時,有人聽到他大喊,「你必須抵抗,你可以抵抗」。此前,維基解密上周宣稱,厄瓜多與英國達成逮捕阿桑奇的協議,阿桑奇將在「數小時到數天」內被驅逐出境。自2012年7月以來,阿桑奇一直躲在厄瓜多駐倫敦大使館裡,最初是為了避免被引渡到瑞典。
  • 小麥基因定位與基因組研究平臺構建
    近日,中國農業科學院作物科學研究所(以下簡稱作科所)小麥基因資源發掘與利用創新團隊牽頭構建了小麥基因定位與基因組研究平臺-WheatGmap(https://www.wheatgmap.org),為高效克隆小麥功能基因提供了一個有效的數據利用、分析和共享平臺。近日,相關研究成果在線發表於《分子植物》。
  • 快速克隆基因,您準備好了嗎?
    ATCG不規則的排列組合組成了地球上近870萬個物種形形色色的遺傳物質,而解密其內在調控機制是生物工作者心心念念奮鬥的目標。1977年,噬菌體ΦX174長達5375-bp基因組被第一個測序完成,基因組測序事業開始蓬勃發展,時至今日,NCBI收錄了超過6000個真核生物和150,000個原核生物的測序數據,其中包括禾本科。而基因組研究目的也從單純的科學研究向實踐應用發生著轉換。
  • 淺談基因測序領域的創新和定位
    就像iPhone對於手機來說只能算持續性創新,但因為有了iTunes,創造性的連接了硬體、軟體和服務,改變了市場定位和客戶價值,顛覆了個人電腦,發展出了新的商業模式。技術創新,客戶流程創新,商業模式創新很多人對基因測序市場存在一個困惑:儀器用著別人發明出來的,試劑用著別人家生產的,幾個人出來拉一支隊伍好像都能做。
  • 大腸桿菌雜交及基因定位實驗
    由於染色體的轉移具有一定的方向性,並且可以隨時中斷,因此根據結合後F-細菌(以重組子形式選出)中Hfr細菌染色體基因出現次數的多少,即可得知基因轉移的先後順序,也就是說基因在染色體上排列的順序。基因定位時首先要從Hfr與F-細菌的混合培養物中篩選出某一Hfr
  • 我國科學家構建小麥基因定位與基因組研究平臺
    新京報訊(記者 周懷宗)隨著科技的發展,分子生物學、基因組學等在育種中使用的越來越廣泛。近日,一個小麥基因定位與基因組研究平臺—WheatGmap構建成功,該平臺由中國農科院作科所小麥基因資源發掘與利用創新團隊牽頭構建。據介紹,這一成果為高效克隆小麥功能基因提供了一個有效的數據利用、分析和共享平臺。相關研究成果在線發表於《分子植物(Molecular Plant)》。
  • 解密愛因斯坦的智商之謎 是基因還是後天?
    解密愛因斯坦大的腦 愛因斯坦的智商高是基因造就還是後天愛因斯坦一直被視為科學奇才,在其去世後,一些研究人員希望通過對其大腦的研究來解開這位科學巨匠獲得成功的奧秘。然而,對愛因斯坦大腦研究的一些結果披露後,得出了截然不愛因斯坦一直被視為科學奇才,在其去世後,一些研究人員希望通過對其大腦的研究來解開這位科學巨匠獲得成功的奧秘。
  • 科學網—大腦和基因表達豐度影響蝙蝠回聲定位能力
    蝙蝠沈永義供圖 本報訊(記者張雯雯)中科院昆明動物研究所的副研究員沈永義和博士生梁璐在中科院院士張亞平的指導下,發現蝙蝠回聲定位能力的形成不單單依賴耳蝸對超聲的感知,還依賴大腦對聲音信號的處理,這才是比較完整的回聲定位通路。
  • 改變一基因定位,玉米在高溫下可保持產量
    玉米葉綠體定位的6-磷酸葡糖酸脫氫酶(6PGDH)PGD3對胚乳澱粉積累至關重要,因此是了解玉米響應熱應激而影響產量變化的候選基因。2020年12月,PNAS雜誌在線發表了來自美國佛羅裡達大學A.該研究表明碳代謝中葉綠體定位的6-磷酸葡糖酸脫氫酶PGD3對高溫敏感,而細胞質定位的同工酶PGD1和PGD2具有熱穩定活性。進一步通過工程化PGD1和PGD2基因,讓其定位到葉綠體,可以增加植物的熱穩定性,並通過增加籽粒數量來緩解夜間高溫條件下的穀物產量損失。熱脅迫對植物生命周期有很大的影響,包括抑制種子萌發,降低生育能力,降低光合效率,抑制灌漿,在極端的情況下,細胞或植物還會死亡。
  • 聖鬥士星矢:五小強職場定位,冰河是最尷尬無用的一個
    大家知道,在任何創業團隊裡,都會有員工的定位分工,根據每個成員的能力性格特長,安排不同的職責。 而在聖鬥士星矢裡,女神紗織也對五小強做了分工設定。阿瞬的個性,和誰都能夠搭檔,不會和對方發生衝突。他善解人意的個性,能夠很好地把團隊內每個人都連接在一起。
  • 蛋白質組裝介導Xist定位和基因沉默
    蛋白質組裝介導Xist定位和基因沉默 作者:小柯機器人 發布時間:2020/9/12 21:48:11 美國加州大學洛杉磯分校Kathrin Plath、Douglas. L.
  • 梁慧珍等定位24個大豆幼苗期根系性狀基因—新聞—科學網
    河南省農科院梁慧珍等定位24個大豆幼苗期根系性狀基因   本報訊 日前,在國家轉基因重大專項和河南省科技創新傑出人才計劃資助下,河南省農科院研究員梁慧珍等人定位了24個大豆根系相關性狀的QTL(數量性狀座位)位點。
  • 基因有多重要?80%基因被控制,誰是幕後黑手?
    科學家們表示人類還有基因被控制,是誰給人類上了枷鎖?看完就明白了科學家說我們體內有一連串的生命密碼,這些是秘密碼有序的排列組合在一起,也就是我們體內的細胞分裂和變化,從而導致我們生病的誕生!這個是密碼就是基因!
  • 基因解密,打開大腦中的神秘世界
    WHELAN等,《大腦》(BRAIN)雜誌,10.1093/BRAIN/AWX341用南加利福尼亞大學神經科學家Paul Thompson的話來說,世界上最大的大腦定位項目ENIGMA可以說是「在挫折中誕生」的。2009年,他和澳大利亞昆士蘭醫學研究院的遺傳學家Nicholas Martin正為大腦成像研究而煩惱。
  • 華大基因CEO尹燁:基因即因,未來已來
    尹燁對基因科學技術進行了生動的科普講解,結合人類基因技術的發展水平現狀及潛力,探知基因技術在生物製造、精準醫學的應用等無限可能。1977年,人類解密了第一個DNA病毒基因組——174噬菌體,只有5400個鹼基對。而在去年,我們第一次解密了迄今為止基因組大小在32GB的最大的基因組——美西鈍口蠑螈,又叫六腳恐龍,這個物種的基因組是人類的10倍,物種基因組的大小和物種的高低程度是不成正比的。40年的時間,我們從只能解密幾千個鹼基的物種,到今天能夠解密幾百億個鹼基的物種。
  • 外賣品牌案例: 解密江南家小碗菜的成功之路
    解密成功因素1: 叫外賣已經變成了生活不可或缺的一部分對比2015 - 2019 年之間, 我國網上外賣用戶規模從1.13 億遞增至4.21億, 短短幾年間增加了2.99億的外賣用戶, 佔網民整體也從16.5% 增加至49.3%, 隨著這個時代的飛速發展,網際網路普及率會越來越高,這個時候用戶基數會以幾何倍數般增長, 外賣用戶佔比也會隨之而增長