染色质三维结构相关蛋白质的研究方法与技术

真核生物染色质空间构象的形成和维持受到多种因素的共同调控,其中多种蛋白质在染色质三维结构的形成与维持中具有重要作用,而大量蛋白质在三维基因组中的具体作用机制仍待研究。本文从研究技术、思路及展望三方面分别进行了论述。首先,介绍了染色质三维结构相关蛋白质的研究技术,其中,基于显微荧光成像的技术包括结构光照明显微技术、单分子定位显微技术和受激发射损耗显微技术,它们可以提高染色质三维结构成像分辨率并丰富染色质三维结构成像细节。测序技术包括针对转录因子的染色质免疫共沉淀测序技术,以及针对染色质的染色质构象捕获及其衍生技术。然后,归纳了基于共定位发现染色质三维结构相关目标蛋白质,以及研究其具体作用机制的思路。将染色质三维结构相关的转录因子和辅因子按其作用机制分类,整理了目前已发现的染色质三维结构相关蛋白质,包括直接作用于DNA、与辅因子共同发挥作用、介导相分离、参与环挤出、与非编码RNA共同发挥作用、引起染色质修饰以及G-四链体相关等。最后,讨论了现有研究技术存在的挑战和未来发展趋势,在实验流程、成本以及有偏性等方面指出了现有研究技术的提升空间和发展方向,推动三维基因组学研究向分子层面发展。

调控染色质高级结构的蛋白质机器的系统鉴定与机制研究

染色质高级结构及功能研究是当前生命科学领域的国际前沿热点。染色质高级结构决定了基因的正确表达,其异常通常伴随着发育畸形和癌症发生。迄今为止,染色质高级结构如何建立和维持、如何行使功能、其动态变化及其与基因、细胞功能的关系尚不清楚。本项目整合团队在染色质高级结构蛋白质机器的功能基因组学、染色质高级结构蛋白质机器的功能动态调控以及染色质高级结构蛋白质机器的结构与组装方面的优势,围绕"染色质高级结构的调控及功能"这一关键科学问题,从3个角度深入研究拓扑相关结构域的形成与功能相关的蛋白质机器,包括调控染色质高级结构蛋白质机器的系统鉴定、单细胞和全基因组水平上染色质高级结构动态调控的机理研究、染色质高级结构对基因和细胞功能调控的结构基础和分子机制。

高迁移率族蛋白与真核基因表达调控

高迁移率族蛋白(high mobility group protein,HMG)是一系列的染色质相关蛋白,广泛存在于真核生物细胞中,含量丰富,因其在聚丙烯酰胺凝胶电泳中的高迁移率而得名.HMG蛋白家族可分为HMGB、HMGA和HMGN三类亚家族,各亚家族有其特征的结构域,这些结构域介导了HMG和DNA或染色质相关区域的相互作用.现已发现这些蛋白质具有多种重要生物学功能,其中几乎所有HMG都可以通过修饰、弯曲或改变染色质/DNA的结构,促进各种蛋白质因子形成大分子复合物来调节基因转录.

乙型肝炎病毒稳定转染后宿主细胞高级染色质结构改变分析

目的研究乙型肝炎病毒(HBV)对肝细胞三维基因组学空间组织结构的影响。方法使用桥接高通量染色质构象捕获(BL‐Hi‐C)技术,获取HBV稳定转染细胞HepG2.CW与对照细胞HepG2的基因组三维空间互作信息,并联合转录组测序分析差异表达基因。通过CCK‐8实验及Kaplan‐Meier生存分析方法分别检测细胞增殖活力,分析差异表达基因功能。结果BL‐Hi‐C实验获取了2株细胞的基因组三维互作信息,在50 kb分辨率下,HBV稳定转染细胞HepG2.CW与HepG2相比,16号染色体与22号染色体发生了染色体易位以及易位点染色体拓扑相关结构域(TAD)的融合变异。结合转录组数据发现,染色体易位点及TAD变异关联区域的22号染色体开放阅读框34(C22ORF34)与肌醇加氧酶(MIOX)出现明显变化。细胞生长曲线表明,HepG2.CW具有更高的细胞增殖活力。生存分析发现C22ORF34及MIOX基因与患者的生存预期密切相关。结论HBV稳定转染可引起HepG2细胞发生染色体易位及三维基因组结构改变,并导致相关区域内C22ORF34和MIOX基因的表达改变。

蛋白质和RNA复合物相互作用研究取得新进展

中科院大连化物所海洋生物产品工程组薛松研究员在其之前研究的基础上．再次与合作者利用结构生物学手段，揭示了另一类非编码RNA及其相关蛋白质和RNA的复合物的三维晶体结构及其相互作用。