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环状DNA是自然界中普遍存在的一种DNA分子形式,如,细菌基因组DNA、质粒、线粒体DNA等。在真核生物中还有一类特殊的环状DNA分子,它们是从正常基因组中分离或脱落下来,游离于染色体基因组之外,以特殊的方式参与生理或病理过程。鉴于它们是独立于染色质之外的DNA分子,便统称为染色体外DNA(ecDNA),由于多是环状形式,因此统称为染色质外环状DNA(eccDNA),目前研究eccDNA强有力的方式之一是Circle-seq技术。
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01-Circle-seq
CUT&Tag(Cleavage Under Targets and Tagmentation, CUT&Tag)是一种研究蛋白质与DNA互作的新方法。该方法通过分子生物学手段将高活性的Tn5转座酶与Protein A融合,并装载建库接头引物形成pA-Tn5转座复合物。在抗体的引导下该pA-Tn5转座复合物可靶向切割目的蛋白附近的DNA序列。
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04-CUT&Tag
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02-RIC-seq
RNA结构在基因表达调控的过程中扮演着重要角色,在细胞内,绝大多数RNA通过分子内的碱基配对可形成二级结构,并在RNA结合蛋白(RBP)的介导下折叠成复杂的三级结构,高度结构化的RNA通过与其他RNA分子相互作用以发挥生物学调控功能,因此解析细胞内RNA的原位高级结构及作用靶标是研究其功能机制的关键。
ATAC-seq技术,全称为:Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high throughput sequencing),是2013年由斯坦福大学William J. Greenleaf和Howard Y. Chang实验室开发的一种用于研究染色质可及性(通常也理解为染色质的开放性)的方法。
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03-ATAC-seq
染色质免疫共沉淀测序(Chromatin immunoprecipitation followed by sequencing,ChIP-seq)是用于研究蛋白质与DNA相互作用的方法。该技术将染色质免疫沉淀(ChIP)与NGS相结合,以鉴定DNA与相关蛋白结合的部位,可对目标蛋白在全基因组上的结合位点进行精确定位。在活细胞内固定DNA与蛋白结合的复合体,然后用蛋白特异性的抗体,通过抗原抗体特异性结合的免疫学手段捕获该复合体,然后洗脱蛋白质,得到与目的蛋白结合的DNA片段,将富集到的DNA片段进行上机测序。和依托芯片的Chip-chip技术相比,ChIP-seq实验周期短且高效,覆盖的基因组范围也更加广泛。测序成本的降低让ChIP-seq成为表观研究的利器之一。
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05-ChIP-seq
CUT&Tag技术与传统ChIP-Seq相比,该技术无需交联与超声打断操作,规避了抗原决定簇遮盖和样本损失问题,提高了信噪比,所需细胞量减少(可低至60个)。与CUT&Run相比,该技术在pA-Tn5转座复合物进行切割时在切割片段的两端加上接头序列,可直接PCR建库,无需末端抹平和接头连接的操作,省时高效。CUT&Tag技术可从基因组范围内检测组蛋白、RNA polymerase II和转录因子等蛋白质结合的DNA区端,应用于临床和科研的表观遗传学研究。或是结合生物信息学分析,找到转录因子下游调控的靶基因,为进一步阐明生物学机制提供依据。
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06-ChIP-seq,CUT&Tag
RNA修饰是指发生在RNA分子上的各种化学修饰(已超160种),每种修饰都有相应的功能,如:稳定结构、出核运输、可变剪接、翻译识别等。其中甲基化修饰是主要形式之一,约占2/3,RNA的甲基化修饰多位于mRNA、tRNA、rRNA和其他非编码RNA上。
随着NGS的广泛应用,RNA修饰得到了广泛研究,已是表观遗传领域的热点。
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07-RNA修饰类测序
经典中心法则指出DNA转录产生mRNA,而mRNA指导蛋白质的合成,蛋白质是生命活动的主要承担者。然而科学家们发现人类基因组中70%以上的DNA可以转录产生RNA,而具有编码蛋白能力的mRNA只占3%左右,说明多数转录的RNA分子都属于非编码RNA,对于RNA的翻译主要分为:不翻译,部分翻译,从头翻译,过度翻译。随着NGS的广泛应用,翻译组学研究迅速成为现代生命科学的热点之一,其中,核糖体印迹测序技术是该研究的利器之一(Ribosome profiling,Ribo-seq),该技术由Weissman课题组于2009年发表在Science杂志上。此后相继应用到微生物、酵母、小鼠、人类组织、玉米、拟南芥、斑马鱼等多个物种研究上。
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08-Ribo-seq
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09-CLIP-seq、RIP-seq
RNA和RBP的相互作用扮演者重要的生物学功能,随着NGS的兴起该研究领域迅速火热起来。
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合作文献 | MeRIP-seq技术| METTL3的小分子抑制剂在非小细胞肺癌中的作用及其翻译组特征
本研究结合RNA-seq、Ribo-seq、MeRIP-seq(达澈生物提供)等方法,发现STM2457作为一种潜在的新型抑制因子,在体内和体外促进PD-L1表达,可能能够克服异质性,并改善NSCLC的免疫治疗效果。2023年6月,Journal of Pharmaceutical Analysis(IF=14)发表了题为Effects and translatomics characteristics of a small-molecule inhibitor of METTL3 against non-small cell lung cancer的研究文章。 我司提供了本研究的MeRIP-seq测序和数据分析服务。
合作文献 | acRIP-seq技术| mRNA中胞嘧啶核苷的 N4-乙酰化在植物中发挥重要作用
本研究通过采用 LC-MS/MS 和 acRIP-seq(达澈生物提供)等的生物学手段揭示了植物 RNA(包括 mRNA)中胞苷N4-乙酰化的发生。今年6月The Plant Cell(IF=11.6)发表了题为N4-acetylation of cytidine in (m)RNA plays essential roles in plants的研究文章。 研究从 4 周龄的拟南芥 (Arabidopsis thaliana) 植物的叶子中首次鉴定,在高等植物RNA中鉴定到新型化学修饰胞嘧啶乙酰化(ac4C),并解析了其生物学功能。
合作文献 | CUT&Tag技术| 胰高血糖素-PKA-CREB信号通路通过组蛋白磷酸化调节节食情形下的肝脏糖异生活动
2023年4月Molecular Cell(IF16.0)发表了题为Histone phosphorylation integrates the hepatic glucagon-PKA-CREB gluconeogenesis program in response to fasting的研究文章。工作由中科院上海营养所、上海交大附属第六人民医院、中科院干细胞所等机构联合完成,第一作者赵永旭。我司参与了其中CUT&Tag实验、测序及数据分析。
合作文献 | ChIP-seq技术| 肝急性脂肪累积通过调控表观遗传调节因子MIER1翻译,促进雄性小鼠肝组织再生
2023年3月,Nature Communications发表了题为Acute liver steatosis translationally controls the epigenetic regulator MIER1 to promote liver regeneration in a study with male mice的论文。该研究结合了体内CRISPR筛选、ChIP-seq等方法,发现在雄性小鼠体内,MIER1联系了肝细胞中的脂质累积和细胞周期相关基因表达。工作由中科院上海营养健康研究所、上海交通大学附属第六医院等机构联合完成,第一作者Yanhao Chen。我司提供了本研究的ChIP-seq测序和数据分析服务。
合作文献 | ATAC-seq技术| 细胞核中的非典型三羧酸循环通路,连接代谢和表观遗传调节
Signal Transduction and Targeted Therapy发表了题为The existence of a nonclassical TCA cycle in the nucleus that wires the metabolic-epigenetic circuitry的论文。该研究发现了一个细胞核中的非典型TCA(nTCA)循环。工作由北京大学第三医院、北京大学第一医院、北京大学医学院、首都医科大学医学院等机构联合完成,北京大学尚永丰及孙露洋为本研究论文共同通讯作者。我司提供了本研究的ATAC-seq的测序和数据分析服务。
合作文献 | CUT&Tag技术| EST12调节Myc表达,通过免疫相关信号通路增强抗结合杆菌的炎症反应
2022年8月Frontiers in Immunology发表了题为EST12 regulates Myc expression and enhances anti-mycobacterial inflammatory response via RACK1-JNK-AP1-Myc immune pathway的研究文章。该研究结合了ChIP-qPCR、CUT&Tag等多种实验方法,发现EST12通过RACK1-JNK-AP1-Myc免疫通路调控Myc表达,增强抗真菌炎症反应。工作由武汉大学医学部基础医学院免疫学系团队完成,第一作者吴剑。我司提供了本研究中CUT&Tag相关实验和数据分析服务。
合作文献 |ATAC-seq技术| 位于ABCG2基因顺式调节区域的单核苷酸多态性与绿头鸭蛋的颜色有关
2020年12月底Molecular Ecology发表了题为A single nucleotide polymorphism variant located in the cis-regulatory region of the ABCG2 gene is associated with mallard egg colour的论文。该研究结合了二代及三代全基因组测序、转录组测序、GWAS和ATAC-seq来识别潜在的影响绿色蛋壳性状的因素。工作由中科院北京动物所、四川农业大学动物科学院等机构联合完成,第一作者为刘贺贺。我司提供了本文中ATAC-seq测序和数据分析内容。
合作文献 |Circle-seq技术| CRISPR FISHer:基于相分离信号放大的高敏活细胞非重复DNA元件示踪方法
2020年9月Cell Research发表了题为CRISPR FISHer enables high-sensitivity imaging of nonrepetitive DNA in living cells through phase separation-mediated signal amplification的论文,提出了一种基于CRISPR和相分离的非重复DNA片段标记工具CRISPR FISHer,并通过该工具实现了单个活细胞内染色体断裂、分离以及同源/异源末端连接过程的实时成像,以及外源DNA的片段示踪。工作由西湖大学生命科学院等机构联合完成,第一作者宋春青和申恩志。我司提供了文献中Circle-seq测序和分析工作方面的支持。
合作文献 | RNA-seq技术| 探测线粒体DNA G-四链结构的特异探针,以及线粒体DNA G-四链结构同糖酵解的可能联系
2021年12月Journal of the American Chemical Society发表了题为Monitoring and Modulating mtDNA G-Quadruplex Dynamics Reveal Its Close Relationship to Cell Glycolysis的文章。该研究工作揭示了mtDNA G4与细胞糖酵解之间前所未有的联系,提示mtDNA G4可能是一种值得进一步探索的新的癌症生物标志物和治疗靶点。工作由中山大学药学院的谭嘉恒教授团队完成,我司提供了RNA-seq实验和分析方面的协助。
合作文献 | ATAC-seq技术| 多柔比星耐药乳腺癌细胞的染色质开放性及转录组谱
2021年7月,Frontiers in cell and developmental biology在线刊发了题为Integrated Chromatin Accessibility and Transcriptome Landscapes of Doxorubicin-Resistant Breast Cancer Cells的研究文章。该研究结合ATAC-seq(我司提供协助)和RNA-seq数据,探索了染色质开放性和基因表达的系统改变,确定与多柔比星耐药MCF7(MCF7-DR)细胞中差异开放性的区域(DAR)相关的潜在调节因子及其靶标。工作由上海交通大学医学院附属瑞金医院等多家单位联合完成。
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随着NGS的全面推广和应用,大数据时代的来临,让表观组学的研究进入全新时代,越来越多的研究人员也都摩拳擦掌步入生物信息分析的行列。啥是Circle-seq?如何用来研究ecDNA的?RIC-seq又是啥?路漫漫其修远兮,达澈将从原理开始,结合实验,梳理思路,再到数据分析,一次性扫除科研道路上的障碍!
助力科研 | NGS热点技术+定制化解读一起来啦!~
CUT&Tag(Cleavage Under Targets and Tagmentation)是研究蛋白质与DNA互作的新方法,相比于ChIP-Seq,该技术无需交联与超声打断操作,规避了抗原决定簇遮盖和样本损失问题,提高了信噪比,重复性好、实验周期短,自2019问世后便得到广泛应用
干货 | 啥?植物的CUT&Tag不好做?看看人家棉花和水稻!~
上期以文案方式讲解了eccDNA的Junction鉴定方法(参见公众号)。
本期将用视频方式,详细讲解鉴定的流程:eccDNA的挑选、IGV筛选、reads的选择、引物设计、一代测序结果解读等。
通过视频讲解,希望能帮助到大家!~
全网首发 | 详细解读eccDNA的Junction鉴定方法