摘要:过去,新的遗传变异来源仅限于现有的种质。小麦的基因组中存在各种农学性状,人们对此进行了广泛的研究。小麦染色体较大,多倍体基因组能够容忍染色体的增加或丢失,这促进了早期利用细胞遗传学技术进行小麦遗传学研究的快速发展。与此同时,小麦基因组较大,限制了以二倍体物种为重点的遗传表征研究的进展,目前已经开发出小型基因组和基因工程程序。如今,遗传转化和基因编辑程序为小麦育种提供了有吸引力的传统技术替代方案,因为它们允许将一个或多个基因引入或改变到优良品种中,而不会影响其遗传背景。最近,在再生各种植物组织方面取得了重大进展,为再生转基因植物提供了必要基础。此外,农杆菌介导、基因枪和植物内粒子轰击 (iPB) 基因传递程序已开发用于小麦转化和高级转基因小麦开发。因此,除了目前传统的改善性状价值的努力之外,现在还有几种有用的基因已被转移或将有助于转移到小麦中,例如对非生物和生物因素的抵抗力、谷物质量和植物结构。此外,植物内基因组编辑方法将极大地促进基因组编辑作物的社会实施,以创新育种渠道并利用独特的气候适应性。
目的蛋白质经常用融合标签来表达,以方便实验分析。在通常为二倍体的锥虫中,标签编码 DNA 片段通常与一个天然等位基因融合。然而,由于重组细胞在转染后占群体的 0.1% 以下,这些 DNA 片段还包含一个标记盒用于正向选择。因此,天然 mRNA 非翻译区 (UTR) 被替换,可能会扰乱基因表达;在锥虫中,UTR 通常会在广泛和组成性多顺反子转录的背景下影响基因表达。我们试图开发一种标记策略,以保留血流形式非洲锥虫的天然 UTR,在这里我们描述了一种基于 CRISPR/Cas9 的敲入方法来驱动精确和无标记的必需基因标记。使用简单的标签编码扩增子,我们标记了四种蛋白质:组蛋白乙酰转移酶,HAT2;组蛋白去乙酰化酶,HDAC3;切割和多聚腺苷酸化特异性因子 CPSF3;以及变体表面糖蛋白排除因子 VEX2。该方法保留了天然 UTR,并产生了表达功能性重组蛋白的克隆菌株,通常两个等位基因都被标记。我们展示了基于免疫荧光的定位和富集蛋白质复合物的实用性;在本例中是 GFP HAT2 或 GFP HDAC3 复合物。这种精确标记方法有助于组装表达必需重组基因的菌株,同时保留其天然 UTR。
摘要。单倍型组装是重建在母体和父亲遗传的染色体拷贝上等位基因组合的问题。单个单倍型对于我们对不同变体组合如何影响表型的理解至关重要。在这项工作中,我们专注于单个二倍体基因组的基于读取的单倍型组件,该组件直接从变体基因座的读取对齐中重建了两种单倍型。我们介绍了Ralphi,这是一种新颖的深入强化学习框架单倍型组装的框架,该框架将深度学习的代表力与强化学习的代表力整合在一起,以准确地将片段读取其各自的单倍型集。为了为增强学习设定奖励目标,我们的方法将问题的经典减少到片段图上的最大片段切割公式中,其中节点与读取和边缘权重相对应捕获共享变体站点上读取的冲突或一致。我们在1000个基因组项目中衍生自基因组的片段图拓扑数据集上训练了Ralphi。我们表明,在标准人类基因组基准中,在短和长的范围内,Ralphi始终以在明显和长的覆盖范围下以相当或更长的单倍型块长度在最新的读取状态下达到较低的错误率。Ralphi可从https://github.com/popiclab/ralphi获得。
使用下一代测序(NGS)技术对复杂人类疾病(如癌症)的突变景观的表征发挥了作用。但是,尽管鉴定出疾病遗传变异的鉴定,但其功能尚未完全阐明,以便对患者护理产生明显的影响。单倍体人细胞模型已成为功能基因研究的首选工具,因为它们仅包含一个基因组副本,因此可以显示遗传变异的未掩盖表型。在过去的几年中,人类近二倍体细胞系HAP1已被广泛合并为功能遗传研究最喜欢的细胞系模型之一。它的快速营业额加上这样一个事实,即仅需要修改一个等位基因才能表达随后的所需表型,使该人类细胞系成为CRISPR-CAS9技术进行基因编辑的有价值的工具。本综述研究了使用CRISPR-CAS9系统在功能遗传研究和高通量遗传筛选中HAP1细胞系模型的最新用途。它涵盖了其用于开发新的和相关的疾病模型以进一步阐明基因功能的用途,并创建了新的方法来了解人类疾病的遗传基础。我们将涵盖在HAP1上使用CRISPR-CAS9技术的优势和潜力,以轻松,有效地研究基因功能的功能解释和人类单核苷酸遗传变异的识别NGS技术及其对临床实践和患者护理的变化的影响。
尽管转座因子之间的同源重组可通过促进染色体重排来驱动酵母基因组进化,但其潜在机制的细节尚未完全阐明。在酿酒酵母基因组中,最常见的转座子类别是逆转录转座子 Ty1。在本文中,我们探讨了 Cas9 诱导的针对 Ty1 因子的双链断裂 (DSB) 如何在该酵母物种中产生基因组改变。在 Cas9 诱导后,我们观察到染色体重排(例如缺失、重复和易位)显著增多。此外,我们发现有丝分裂重组率升高,导致杂合性丧失。通过 Southern 分析结合短读和长读 DNA 测序,我们揭示了逆转录转座子中诱导的重组的重要特征。几乎所有的染色体重排都反映了 Ty1 元件处 DSB 的修复,这是通过非等位基因同源重组实现的;成簇的 Ty 元件是染色体重排的热点。相反,大部分(约四分之三)等位基因有丝分裂重组事件在独特序列中存在断点。我们的分析表明,后一些事件反映了 Ty 元件中产生的断端的广泛处理,这些断端延伸到独特序列中,从而导致断裂诱导的复制。最后,我们发现单倍体和二倍体菌株对用于修复双链 DNA 断裂的途径有不同的偏好。我们的研究结果表明,逆转录转座子中的 DNA 损伤在推动基因组进化方面的重要性。
CRISPR/Cas 能够对包括模型硅藻 Thalassiosira pseudonana 在内的许多不同植物和藻类进行靶向基因组编辑。然而,迄今为止,仅报道了通过同源重组 (HR) 实现的有效基因靶向适用于单倍体生命周期阶段的光合生物。在这里,使用 Golden Gate 克隆组装的 CRISPR/Cas 构建体能够在二倍体光合生物中实现高效的 HR。使用序列特异性 CRISPR/Cas 并与 dsDNA 供体基质配对,在 T. pseudonana 中诱导同源重组,从而用抗性盒 (FCP: NAT) 替换 silacidin、硝酸还原酶和脲酶基因。通过嵌套 PCR 筛选出高达约 85% 的 NAT 抗性 T. pseudonana 菌落对 HR 呈阳性。使用反向 PCR 方法确认了 FCP: NAT 在每个位点的精确整合。硝酸还原酶和尿素酶基因的敲除分别影响了硝酸盐和尿素的生长,而 T. pseudonana 中 silacidin 基因的敲除导致细胞尺寸显著增加,证实了该基因在中心硅藻中调节细胞尺寸的作用。HR 的高效基因靶向使 T. pseudonana 像 Nannochloropsis 和 Physcomitrella 一样易于遗传处理,从而迅速推进了功能性硅藻生物学、生物纳米技术和生物技术应用,这些应用旨在利用硅藻的代谢潜力。
C.1 生物原料 ................................................................................................................................................ 4 C.2 流程图 .......................................................................................................................................................... 4 C.3 细胞的起源和来源 ........................................................................................................................................ 5 C.3.1 人类细胞 ................................................................................................................................................ 5 C.3.2 动物细胞 ................................................................................................................................................ 5 C.3.3 病毒/B 菌/其他来源 ................................................................................................................................ 6 C.3.4 微生物细胞 ................................................................................................................................................ 7 C.4 细胞历史 ................................................................................................................................................ 7 C.5 细胞基质的生成 ........................................................................................................................................ 8 C.6 细胞 B C.6.1 主细胞库 ...................................................................................................................................................... 10 C.6.2 工作细胞库 ...................................................................................................................................................... 10 C.6.3 原始细胞库 ...................................................................................................................................................... 11 C.6.4 二倍体细胞系 ...................................................................................................................................................... 11 C.6.5 肿瘤发生细胞系 ............................................................................................................................................. 12 C.7 细胞存库程序 ...................................................................................................................................................... 13 C.8 细胞库的特性分析和测试 ............................................................................................................................. 14 C.8.1 身份和纯度测试 ................................................................................................................................................. 15 C.8.2 细胞底物稳定性测试 ............................................................................................................................. 17 C.8.3 细胞核学和致瘤性测试 ............................................................................................................................. 19 C.8.4 致癌性测试 ............................................................................................................................................. 21 C.9 种子 ............................................................................................................................................................. 21 C.9.1 主种子 ............................................................................................................................................................. 23 C.9.2 工作种子 ............................................................................................................................................. 23 C.10 遗传构建体和重组细胞系 ............................................................................................................................. 24 C.10.1 宿主细胞 ............................................................................................................................................. 24 C.10.2 基因C.10.3 载体 ................................................................................................................................................................ 24 C.10.4 最终基因构建 ................................................................................................................................................ 24 C.10.5 重组细胞系的克隆和建立 ................................................................................................................................ 25 C.11 细胞生长和收获 ...................................................................................................................................................... 25 C.11.1 繁殖 ................................................................................................................................................................ 25 C.11.2 收获 ................................................................................................................................................................ 26 C.12 激活、纯化和下游加工 ................................................................................................................................ 26 C.12.1 激活 ................................................................................................................................................................ 27 C.12.2 净化...................................................................................................................................................... 28 C.12.3 稳定性处理 ...................................................................................................................................... 28 C.12.4 脱毒 ...................................................................................................................................................... 29
摘要背景/目的:染色体不稳定性是不同类型癌症(包括结直肠癌)进展的一个众所周知的因素。染色体不稳定性导致严重的核型重排和非整倍体。四倍体构成了致癌过程中多倍体/非整倍体级联的中间阶段,四倍体细胞对化疗特别有抵抗力。抑制有丝分裂蛋白 polo 样激酶 1 (PLK1) 是否会阻止四倍体结肠癌细胞的存活尚不清楚。方法:用 siPLK1 转染二倍体和四倍体细胞或用 PLK1 抑制剂 Bi2536 与纺锤体毒药联合处理。通过结晶紫染色和克隆形成测定评估细胞毒性。流式细胞术评估分析了许多细胞凋亡参数和细胞周期阶段。使用 CompuSyn 软件计算了 Bi2536 与紫杉醇、长春新碱或秋水仙碱之间的协同作用。结果:抑制或消除 PLK1 可阻止结肠癌细胞(特别是四倍体细胞)的存活。PLK 抑制引起的细胞死亡是由于有丝分裂滑移,随后激活了细胞凋亡的内在途径。我们进一步证明,用 PLK1 抑制剂和微管聚合抑制剂长春新碱或秋水仙碱(而不是微管解聚抑制剂紫杉醇)联合治疗四倍体结肠癌细胞会产生致命的协同效应。结论:PLK1 抑制与微管靶向化学物质相结合,可作为针对四倍体癌细胞的有效治疗策略。
使用长读数据获得的高质量基因组不仅可以更好地了解杂合性水平、重复内容以及与使用短读技术获得的基因组相比更准确的基因注释和预测,而且还可以帮助了解单倍型分化。近年来,长读测序技术的进步使得为非模式生物生成此类高质量组装成为可能。这使我们能够重新审视基因组,而使用前几代数据和组装软件将其组装到染色体规模上一直存在问题。线虫是后生动物中种类最多、种类最多的动物门之一,但对其研究仍然很少,许多以前组装的基因组都是碎片化的。使用 Nanopore R10.4.1 和 PacBio HiFi 获得的长读长,我们生成了 Mermithidae 科二倍体线虫的高度连续组装体,目前尚未获得该科的密切相关基因组,以及 Panagrolaimidae 科三倍体线虫的折叠组装体和分阶段组装体。这两个基因组之前都已分析过,但碎片组装体的支架大小与组装前的长读长长度相当。我们的新组装体说明了长读长技术如何更好地表示物种基因组。我们现在能够根据更完整的基因和转座因子预测进行更准确的下游分析。
简介多倍体一词是指包含两组以上染色体的细胞。在多个细胞物质中,当生殖细胞经历全基因组重复(WGD)并引起完整的多倍体生物,或者在亚生物下,只有在否则二倍体生物体中的体细胞中,就可以在生物水平上发现多倍体。在这些不同类型的多倍体之间,多倍体化的后果可能会有显着差异。在这里,我们重点介绍多倍体在亚生物水平上的后果,概述了正常生理和疾病中体细胞的功能。在发现染色体后不久,在十九世纪后期对多倍体细胞进行了第一次观察(Wilson,1925年)。在过去的一个世纪中,对植物和昆虫的研究极大地有助于我们理解体细胞多倍体的出现,在其他地方进行了广泛的审查(Almeida等,2022; Edgar等,2014; Hua and Orr-Weaver,2017)。总而言之,体细胞可以通过细胞融合或经过非规范细胞周期复制其DNA,但不分为两个子细胞。Many terms have been used to describe these non-canonical cell cycles but, in essence, they can be divided into two types: non-canonical cell cycles in which cells alternate between S and G phase, which we refer to as ‘ endoreplication cycles ' , and non-canonical cell cycles in which cells undergo all phases of the canonical cell cycle but exit M phase before the initiation orcompletion