抽象的哺乳动物基因组是通过远距离染色质相互作用来组织和调节的。由CCCTC结合因子(CTCF)形成的结构回路,并粘附于基因组中,而增强子在跨广阔的基因组距离上与启动子相互作用以调节基因表达。尽管基因组学和固定细胞成像方法有助于阐明染色质相互作用的许多方面,但时间信息通常会丢失。在这里,我们讨论3D超分辨率活细胞成像(SRLCI)如何解决有关染色质相互作用的染色体形成和溶解的开放问题。我们讨论了SRLCI实验设计,实施策略以及数据解释,并突出相关的陷阱。我们得出的结论是,尽管在技术要求的情况下,SRLCI AP-PARACHES可能会成为动态探测3D基因组结构和功能并研究增强子 - 启动子相互作用和染色质循环的关键工具。
CRISPR–Cas9 介导的基因组编辑已广泛应用于真核系统的基础和应用生物学研究。虽然许多研究认为 CRISPR 靶位的 DNA 序列是 CRISPR 诱变效率和突变谱的主要决定因素,但越来越多的证据揭示了染色质环境的重要作用。尽管如此,大多数先前的研究都受到缺乏足够的表观遗传资源和/或仅在短时间窗口内暂时表达 CRISPR–Cas9 的限制。在本研究中,我们利用拟南芥 (Arabidopsis thaliana) 中丰富的高分辨率表观基因组资源,使用稳定的转基因植物来解决染色质特征对 CRISPR–Cas9 诱变的影响。我们的结果表明,DNA 甲基化和染色质特征可能导致诱变效率发生高达 250 倍的显著变化。低诱变效率主要与抑制性异染色质特征有关。这种抑制效应似乎在细胞分裂过程中持续存在,但可以通过大幅减少 CRISPR 靶位的 DNA 甲基化来缓解。此外,特定的染色质特征(例如 H3K4me1、H3.3 和 H3.1)似乎与非同源末端连接修复途径介导的 CRISPR-Cas9 突变谱的显著变化有关。我们的研究结果提供了强有力的证据,表明特定的染色质特征可能对 CRISPR-Cas9 诱变效率和 DNA 双链断裂修复结果产生重大而持久的影响。
摘要:单分子测量值提供了对分子过程的详细机械见解,例如在基因组调节中,DNA访问受核小体和染色质机械控制。然而,作用于定义的染色质底物上的核因子的实时单分子观察对于定量和可重复性执行具有挑战性。在这里,我们提出XSCAN(染色质关联的多路复用单分子检测),一种通过同时对核小体库的成像并行化单分子实验的方法,其中每种核小体类型在其核体DNA中携带一个可识别的DNA序列。并行实验。我们使用这种方法来揭示Cas9核酸酶在入侵染色质DNA作为PAM位置的函数时如何克服核小体屏障。
摘要:DNA双链断裂(DSB)是有害的DNA病变,如果无法正确修复,这会对基因组稳定性产生灾难性后果。dsb可以通过非同源末端连接(NHEJ)或同源重组(HR)来修复。这两种途径之间的选择取决于哪种蛋白质结合到DSB末端以及如何调节其作用。nhej启动了KU复合物与DNA末端的结合,而HR是由5'触发的DNA链的核解度降解引发的,这需要几种DNA核酸酶/解旋酶并产生单链DNA悬垂。dsb修复发生在精确组织的染色质环境中,其中DNA围绕组蛋白八聚体形成核小体。核 - 躯体对DNA末端加工和修复机械施加了障碍。修改DSB周围的染色质组织可以通过去除整个核小体的去除,这要么通过染色质重塑因子的作用,或者是通过染色质重塑因子的作用,或者通过染色体后的转换修改来允许进行正确的DSB修复,从而可以增加染色质的功能,从而增加修复enzymes对DNA的可及性。在这里,我们回顾了酵母酿酒酵母中DSB周围发生的翻译后修饰及其在DSB修复中的作用,并特别注意DSB修复途径选择。
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表型可塑性或细胞的适应性确定其在不断变化的细胞环境中生存和功能的能力。机械环境的变化,范围从细胞外基质(ECM)到身体应力(例如张力,压缩和剪切),是影响表型可塑性和稳定性的关键环境线索。此外,已经证明对先前的机械信号的暴露在调节表型变化中起着基本作用,即使在移除了机械刺激之后,这些变化仍然存在,从而产生稳定的机械记忆。在这篇迷你综述中,我们的目标是突出机械环境如何通过染色质结构的变化来改变表型可塑性和稳定的记忆,主要集中在心脏组织中的例子上。我们首先探讨了如何根据机械环境的变化来调节细胞表型可塑性,然后将表型可塑性的变化与染色质结构的变化联系起来,以反映短期和长期记忆。最后,我们讨论了如何阐明机械诱导的染色质结构背后的机制,从而导致细胞适应并保留稳定的机械记忆,这可能会发现治疗方法以防止恶性永久性疾病状态。
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序列为热编码格式,并引入固定量的标准正常噪声。训练有素的U-NET使用预期噪声水平(由时间步骤确定)和单元格类型信息来预测和删除添加的噪声。在整个序列数据集的训练过程中,都重复使用这种噪声预测过程,并具有不同的噪声强度。一旦受过训练,U-NET就可以预测原始DHS内源序列中添加的初始噪声,从而能够生成针对不同细胞类型的新序列。e)要产生一个给定细胞类型标签的新序列,生成了带有随机高斯噪声的热编码的DNA矩阵,U-NET迭代在50个步骤上逐渐融合了该矩阵,逐渐收敛到反映目标细胞类型的特征性的序列。f)用于评估DNA扩散和内源性DHS区域的可及性,调节活性和基序组成的可及性,调节活性和基序组成。g)为基于细胞类型的信号特异性,强度或基序组成选择和解释生成的序列而开发的框架。
1 耶鲁大学医学院遗传学系,美国纽黑文;2 密歇根州立大学定量健康科学与工程 (IQ) 研究所,美国东兰辛;3 密歇根州立大学人类医学学院医学系皮肤病学分部,美国东兰辛;4 密歇根州立大学人类医学学院药理学和毒理学系,美国东兰辛;5 耶鲁大学公共卫生学院生物统计学系,美国纽黑文;6 耶鲁大学医学院细胞生物学系,美国纽黑文;7 麦吉尔大学生物化学系和罗莎琳德和莫里斯古德曼癌症研究所,加拿大蒙特利尔;8 耶鲁大学医学院耶鲁癌症中心耶鲁干细胞中心细胞生物学和皮肤病学系,美国纽黑文
摘要UHRF1依赖性的泛素信号在维持DNA甲基化的调节中起着不可或缺的作用。uhrf1催化PAF15(PAF15UB2)的瞬时双单偶联化,该单次单位化在DNA复制过程中调节DNMT1在DNA甲基化位点的定位和激活。尽管UHRF1介导的PAF15泛素信号传导的启动已经相对良好,但其终止终止的机制以及如何在维持DNA甲基化完成后尚未阐明它们的终止。这项研究表明,USP7的去泛素化和ATAD5(酵母中的ELG1)卸载是从染色质中去除PAF15的关键过程。在复制染色质时,USP7在与DNMT1的复合物中专门与PAF15UB2相互作用。USP7耗竭或抑制USP7和PAF15之间的相互作用会导致染色质上PAF15UB2异常积累。此外,我们还发现,PAF15(PAF15UB0)的非泛素化形式以ATAD5依赖性方式从染色质中删除。PAF15UB2在染色质上保持高水平,这表明维持DNA甲基化的完成对于终止UHRF1介导的泛素信号是必不可少的。这一发现提供了在S相结束时如何拆卸维持DNA甲基化机制的分子底蕴。