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染色体构象捕获

指数 染色体构象捕获

染色体构象捕获(Chromosome conformation capture,简称为3C)是一种用于分析细胞自然状态下染色体组织形式的高通量分子生物学技术。对于理解并评价基因调控、DNA复制和修复来说,研究染色体的结构性质和空间组织是尤为重要的。 影响基因表达的染色质相互作用的例子之一是:染色体区域折叠可以将增强子及相关转录因子带到基因附近,这一点首次在结构域中获得证实。染色体构象捕获使得研究者们可以根据上述的细胞机制来研究对染色质活性产生影响的因素。这一技术对研究模式生物和人体中遗传学及表观遗传学很有帮助。 基于原始的3C技术,现已发展出多项新的技术,这些技术可增加一条染色体与其它染色体及其它蛋白之间进行定量的通量。这些所有的3C相关的技术大致可被分为四类:(1)3C和ChIP版本的3C(ChIP-loop assay)、(2)4C和ChIP版本的4C(增强型4C)、(3)5C和3D检测以及(4)基因组构象捕获(GCC)相关技术(Hi-C)和ChIP版本的GCC(也被称为6C)。在4C、5C和Hi-C中通过微阵列和高通量测序手段对DNA片段进行分析的应用使得对染色体交互作用的分析进入全基因组规模。.

26 关系: 奥古斯特·魏斯曼人类基因组计划微阵列分子生物学啟動子ChIP球蛋白真染色質組織蛋白瑪莉·里昂DNA复制DNA修復聚合酶链式反应華爾瑟·弗萊明表觀遺傳學顯微鏡學高通量测序转录因子转录调控阿尔布雷希特·科塞尔X染色體去活化染色体染色质染色质免疫沉淀染色质免疫沉淀-测序拓扑结构域

奥古斯特·魏斯曼

弗里德里希·利奥波德·奥古斯特·魏斯曼(,1834年1月17日 - 1914年11月5日),德国的--生物学家。恩斯特·迈尔将他列为19世纪第二个最显着重要的--理论家,仅次于達爾文。魏斯曼曾任弗赖堡动物学研究所主任和第一动物学教授。他的主要贡献是提出种质学说。 Category:德國動物學家 Category:德國遺傳學家 Category:演化生物學家 Category:法蘭克福人 Category:皇家学会外籍会员 Category:1834年出生 Category:1914年逝世.

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人类基因组计划

人类基因组计划(Human Genome Project, HGP)是一项规模宏大,跨国跨学科的科学探索巨型工程。其宗旨在于测定组成人类染色体(指单倍体)中所包含的六十亿对组成的核苷酸序列,从而繪製人类基因组圖譜,並且辨識其载有的基因及其序列,达到破译人类遗传信息的最终目的。基因组计划是人类为了探索自身的奥秘所迈出的重要一步。截止到2005年,人类基因组计划的测序工作已经基本完成(92%)。其中,2001年人类基因组工作草图的发表(由公共基金资助的国际人类基因组计划和私人企业塞雷拉基因組公司各自独立完成,并分别公开发表)被认为是人类基因组计划成功的里程。大多数政府资助的测序是在美国,英国,日本,法国,德国和中国的20所大学和研究中心进行。.

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微阵列

#重定向 DNA微陣列.

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分子生物学

分子生物学(Molecular biology)是对生物在分子層次上的研究。这是一门生物学和化学之间跨学科的研究,其研究领域涵盖了遗传学、生物化学和生物物理学等学科。分子生物学主要致力于对细胞中不同系统之间相互作用的理解,包括DNA,RNA和蛋白质生物合成之间的关系以及了解它们之间的相互作用是如何被调控的。.

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啟動子

啟動子(promoter)在遺傳學中是指一段能使基因進行轉錄的脱氧核糖核酸(DNA)序列。啟動子可以被RNA聚合酶辨認,並开始轉錄。在核糖核酸(RNA)合成中,啟動子可以和决定转录的开始的转录因子产生相互作用,控制基因表达(转录)的起始时间和表达的程度,包含核心启动子区域和调控区域,就像“开关”,决定基因的活动,繼而控制細胞开始生產哪一種蛋白質。 启动子本身并无编译功能,但它拥有对基因轉譯胺基酸的指挥作用,就像一面旗帜,其核心部分是非编码区上游的RNA聚合酶结合位点,指挥聚合酶的合成,这种酶指导RNA的复制合成。因此该段位的启动子发生突变(变异),将对基因的表达有着毁灭性作用。 完全的啟動子稱為規範序列。.

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ChIP

#重定向 染色质免疫沉淀.

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球蛋白

球蛋白(Globulin)是一类蛋白质,一般不溶于水但溶于稀盐、稀酸和稀碱溶液,能被饱和硫酸铵溶液沉淀。是酶的本質。.

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真染色質

真染色質(英文:Euchromatin,又譯同染色質或常染色质)是基因密度較低的染色質,多在细胞周期的S期进行复制,且通常具有轉錄活性,能夠生產蛋白質。真染色質在真核生物與原核生物的細胞中皆存在。與其相對而言,另一類通常無法轉錄成為蛋白質的染色質,則稱為異染色質(heterochromatin)。在細胞中,92%的人類基因體是真染色質,剩餘部分是異染色質。.

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組織蛋白

組織蛋白(histone )是真核生物体细胞染色质中的碱性蛋白质,其将DNA包装和组织成被命名为核小体的结构单元。它们是染色质的主要蛋白质组分,作为DNA缠绕的线轴,并在中发挥作用。没有组织蛋白,染色体中未缠绕的DNA将非常长(人类DNA中的长宽比超过1000万比1)。例如,每个人类二倍体细胞(含有23对染色体)具有约1.8米长的DNA,但是在组織蛋白上缠绕它具有大约90微米(0.09毫米)的染色质,当在有丝分裂期间复制和浓缩时,其导致约120微米的染色体。.

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瑪莉·里昂

莉·里昂(Mary Frances Lyon,),英國遺傳學家,英國皇家學會院士與美國國家科學院外籍院士。主要的研究對象,是輻射等因子對遺傳學突變的影響以及應用。她在1961年對X染色體的失活提出描述,以里昂假說解釋為何哺乳動物會擁有失去活性的X染色體,此現象也以她為名,稱為「里昂化作用」(Lyonization)。.

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DNA复制

DNA复制是指DNA双链在细胞分裂分裂间期进行的以一个亲代DNA分子为模板合成子代DNA链的过程。复制的结果是一条双链变成两条一样的双链(如果复制过程正常的话),每条双链都与原来的双链一样(排除突变等不定因素)。 DNA复制是一种在所有的生物体内都会发生的生物学过程,是生物遗传的基础。对于双链DNA,即绝大部分生物体内的DNA来说,在正常情况下,这个过程开始于一个亲代DNA分子,最后产生出两个相同的子代DNA分子。亲代双链DNA分子的每一条单链都被作为模板,用以合成新的互补单链,这一过程被称为半保留复制。细胞的校正机制确保了DNA复制近乎完美的准确性。 在细胞当中,DNA复制起始于基因组的特殊位点,称为“起始位点”。起始于起始位点的DNA解链和新链的合成会形成复制叉。除了DNA聚合酶外,一些酶通过添加和模板相配的核苷酸来合成新DNA,一些和复制叉连接的其他蛋白对DNA的复制起始和延伸起辅助作用。 DNA复制也可以在体外(即人工地)进行,从细胞中分离的DNA聚合酶和人造的DNA复制引物可以用来启动以已知序列的DNA分子为模板的复制,聚合酶链式反应(PCR)是一种常见的实验室技术,这种采用了循环方式的人工合成,在一个DNA池中扩增出特定的DNA片段。.

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DNA修復

DNA修复是细胞中经常运行的一种进程。它使基因组免受损伤和突变,因此对细胞的生存是很重要的。在人的细胞中,一般的代谢活动和环境因素(如紫外线和放射線)都能造成DNA损伤,导致每个细胞每天多达1,000,000处的分子损害。这些损害给DNA分子造成结构上的破坏,由此可大大的改变细胞阅读信息和基因编码的方式,其餘的損害引發在細胞基因體中的潛在有害突變,進而影響子細胞在進行有絲分裂後的存活。因此,DNA修复必须经常运作,以快速地改正DNA结构上的任何错误之处。當正常修復程序失效與細胞凋亡沒有發生,則不可回復的DNA損傷可能會發生,包含了雙股斷裂與DNA與DNA交互連結。 DNA修復的速度與許多因素有關,如細胞類型、細胞老化以及外在環境等。然而當細胞累積大量的DNA損傷老化時,DNA修复的速度下降,直至赶不上正在进行的DNA损伤的速度。这时,细胞可能遭受以下三种命运之一:.

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聚合酶链式反应

聚合酶連鎖反應(英文:Polymerase chain reaction,縮寫:PCR),是一種分子生物学技術,用於扩增特定的DNA片段,這種方法可在生物體外進行,不必依賴大腸桿菌或酵母菌等生物體。這種方法由凱利·穆利斯(Kary Mullis)Mullis, Kary B. et al.

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華爾瑟·弗萊明

華爾瑟·弗萊明(Walther Flemming,)是一為德國生物學家,為細胞遺傳學的創建者,是早期對細胞分裂過程作出觀察與研究的科學家,他將許多研究結果發表在1882年的著作《細胞基質、細胞核以及細胞分裂》 (Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung)當中。依據研究成果,弗萊明作出一項推測,他認為所有細胞核都是來自其他的細胞核,拉丁文稱作「omnis nucleus e nucleo」,這是對應於魯道夫·菲爾紹對細胞所作出的相同推斷「omnis cellula e cellula」。.

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表觀遺傳學

表觀遺傳學(英语:epigenetics)又譯為表徵遺傳學、擬遺傳學、表遺傳學、外遗传学以及後遺傳學,在生物学和特定的遗传学领域,其研究的是在不改变DNA序列的前提下,通过某些机制引起可遗传的基因表达或细胞表现型的变化。 表徵遗传学是20世纪80年代逐渐兴起的一门学科,是在研究与经典的孟德尔遗传学遗传法则不相符的许多生命现象过程中逐步发展起来的。 表徵遗传现象包括DNA、RNA干扰、组蛋白修饰等。与经典遗传学以研究基因序列影响生物学功能为核心相比,表徵遗传学主要研究这些“表徵遗传现象”建立和维持的机制。其研究内容主要包括两类,一类为基因选择性转录表达的调控,有DNA甲基化、基因印记、组蛋白共价修饰和染色质重塑;另一类为基因转录后的调控,包括基因组中非编码RNA、微小RNA、反义RNA、内含子及核糖开关等。 表徵遗传学指基因组相关功能改变而不涉及核苷酸序列变化。例如DNA和组蛋白修饰,两者均能在不改变DNA序列的前提下调节基因的表达;阻遏蛋白通过结合沉默基因从而控制基因的表达。这些变化可能可以通过细胞分裂而得以保留,并且可能持续几代。这些变化都仅是非基因因素导致的生物体基因表现(或“自我表达”)的不同,由于目前尚不清楚组蛋白的化学修饰是否可遗传,有人对于用此术语描述组蛋白化学修饰提出了异议。 表徵遗传学在真核生物中主要表现在细胞分化过程。在胚胎形态形成过程中,全能干细胞将分化成完全不同的细胞,也就是说,一个受精卵细胞分化出各种不同类型的细胞,包括神经细胞、肌肉细胞、上皮细胞、血管内皮细胞等,并通过抑制其他细胞和激活相关基因而进行持续的细胞分裂。 2011年的相关研究已证实,mRNA甲基化对人体内能量平衡发挥着至关重要的作用,对RNA上的N6-甲基腺苷进行脱甲基治疗可控制FTO基因相关肥胖症,并因此而开创了RNA表徵遗传学的相关领域。.

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顯微鏡學

顯微鏡學(Microscopy)是使用显微镜观察用肉眼不能看到的物体和物体区域(不在正常眼睛的分辨率范围内的物体)的一个技术领域。有三个众所周知的显微镜学分支:光学,电子,和扫描探针显微镜。 光学和电子显微镜涉及与样品相互作用的电磁辐射/电子束的衍射,反射或折射,以及散射辐射或另一信号的收集,以便产生图像。这个过程可以通过样品的宽场照射(例如标准光学显微镜与透射电子显微镜)或通过在样品上扫描精细束(例如共聚焦激光扫描显微镜和扫描电子显微镜)来进行。扫描探针显微术涉及扫描探针与感兴趣对象的表面的相互作用。显微镜学的发展革命性的改变了生物学,产生了组织学领域,并且仍然是生命科学和物理学中的基本技术。.

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高通量测序

#重定向 DNA測序#新一代测序.

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转录因子

在分子生物学中,转录因子(英語:Transcription factor)是指能够结合在某基因上游特异核苷酸序列上的蛋白质,这些蛋白质能调控其基因的转录。转录因子可以调控核糖核酸聚合酶(RNA聚合酶,或叫RNA合成酶)与DNA模板的结合。转录因子一般有不同的功能区域,如DNA结合结构域与效应结构域。转录因子不单与基因上游的启动子区域结合,也可以和其它转录因子形成转录因子复合体来影响基因的转录。 转录因子是与DNA特异性结合的一系列蛋白质。结合在DNA上的启动子以及增强子之类控制转录的区域上,促进或者抑制DNA上的遗传信息向RNA转录的过程。转录因子的这一机能可以单独,或者通过与其它蛋白质形成复合体来完成。人类的基因组上已经推定出大约1800个基因控制转录因子的编码。.

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转录调控

转录调控(Transcriptional regulation)指通过改变转录速率从而改变基因表达的水準。.

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阿尔布雷希特·科塞尔

阿尔布雷希特·科塞尔(Ludwig Karl Martin Leonhard Albrecht Kossel,),生於羅斯托克,德國醫生。 科塞爾的工作範疇是生理化學,特別是組織和細胞的化學。 他因細胞化學的研究(特別是蛋白質和核酸)获得1910年的诺贝尔生理学或医学奖。.

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X染色體去活化

X染色體去活化,又稱X染色體失活或里昂化,是指雌性哺乳類細胞中兩條X染色體的其中之一失去活性的現象。X染色體會被包裝成異染色質,進而因功能受抑制而沉默化。 里昂化可使雌性不會因為擁有兩個X染色體而產生兩倍的基因產物,因此可以像雄性般只表現一個X染色體上的基因。對胎盤類,如老鼠與人類而言,所要去活化的X染色體是以隨機方式選出;對於有袋類而言,則只有源自父系的X染色體才會去活化。.

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染色体

-- 染色體(chromosome)是真核生物特有的構造,主要由雙股螺旋的脱氧核糖核酸和5种被称为组蛋白的蛋白质构成,是基因的主要載體。染色体是细胞内具有遗传性质的遗传物质深度压缩形成的聚合体,易被碱性染料染成深色,所以叫染色体(由染色质组成)。染色质和染色体是同一物质在细胞分裂间期和分裂期的不同形态表现。染色体出现于分裂期。染色质出现于间期,呈丝状。其本质都是脱氧核糖核酸(DNA)和蛋白质的组合(即核蛋白组成的),不均匀地分布于细胞核中 ,是遗传信息(基因)的主要载体,但不是唯一载体(如细胞质内的線粒体)。.

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染色质

染色質(Chromatin,或称核染質)是在細胞中發現的大分子復合物,由DNA,蛋白質和RNA組成。它也是構成染色體的結構。染色質的主要功能是1)將DNA包裝成更緊湊,更緻密的形狀; 2)增強DNA大分子以允許有絲分裂; 3)防止DNA損傷; 4)控制基因表達和DNA複製。 染色質的主要蛋白質組件是緻密DNA的組織蛋白。 染色質僅在真核細胞(具有確定的細胞核的細胞)中發現。 原核細胞具有不同的DNA組織(原核染色體等同物稱為拟核,並且位於類核區內)。真核細胞的核染質位在細胞核內;原核生物的則位於類核(nucleoid)當中。 儘管經過深入調查,但目前對染色質的結構了解甚少。 其結構取決於幾個因素。 整體結構取決於細胞週期的階段。 在間期,染色質在結構上是鬆散的,以允許獲得轉錄和復制DNA的RNA和DNA聚合酶。 間期染色質的局部結構取決於DNA上存在的基因。.

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染色质免疫沉淀

染色质免疫沉淀(Chromatin Immunoprecipitation,简称为ChIP)被用来研究细胞内DNA与蛋白质相互作用,具体来说就是确定特定蛋白(如转录因子)是否结合特定基因组区域(如启动子或其它DNA结合位点)——可能定义顺反组。ChIP还被用来确定基因组上与组蛋白修饰相关的特定位点(即组蛋白修饰酶类的靶标)。 此方法的简要过程是:细胞裂解液里的蛋白和相关染色质暂时结合;染色质(DNA)-蛋白复合物被剪切,与所研究蛋白相关的DNA片断被选择性免疫沉淀;相关DNA片断被纯化,顺序被测定。一般认为这些DNA顺序在活体内与所研究蛋白结合。.

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染色质免疫沉淀-测序

染色质免疫沉淀-测序(ChIP-sequencing,简称为ChIP-seq)被用于分析蛋白质与DNA的交互作用。该技术将染色质免疫沉淀(ChIP)与大规模并行DNA测序结合起来以鉴定与DNA相关蛋白的结合部位。其可被用于精确绘制任意目的蛋白在全基因组上的结合位点。在此之前,ChIP-on-chip是研究这些蛋白-DNA联系的最常用的技术。.

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拓扑结构域

拓扑结构域(Topological domains)或称为拓扑相关结构域(Topologically associating domains,简称TAD)是染色质亚结构的学术名称。类似的定义还包括接触结构域(Contact domain)、DNA环结构域(DNA Loop domain)、等。这一结构最先通过高通量染色质三维构象捕获技术(Hi-C)被发现,之后又被显微成像技术确认。拓扑结构域目前在细菌、真菌、动物和一些植物中都有所发现,一般其尺度约在千到百万DNA碱基。 尽管对拓扑结构域的功能理解尚不明朗,目前学界认为这是染色质施行诸如转录、复制、表观遗传修饰等功能的基本单位。一些证据表明,当拓扑结构域边界被破坏后,较大规模的基因表达会受到影响。.

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