减数分裂过程中三维基因组研究与多组学研究技术的开发
发布时间：2023-08-08 20:25
在过去的近二十年中,随着染色质高级结构研究方法的不断发展和突破,对不同物种以及不同生物学过程中染色质高级结构的研究一方面加深了我们对染色质高级结构及其形成机制和功能的了解,另一方面也促进了转录调控、细胞发育、疾病发生等其它领域的研究进展。嗜热四膜虫在一个细胞内具有两个发育来源相同,但最终在功能和基因组结构方面有较大差异的细胞核。通过Hi-C和HiChIP技术,我们对接合生殖过程中不同时期的嗜热四膜虫细胞进行了染色质高级结构的分析。我们发现嗜热四膜虫小核在减数分裂过程中具有特殊的染色质相互作用模式,其端粒和中心粒区域分别聚集在一起。此外,我们的研究发现嗜热四膜虫大核中没有类似哺乳动物细胞中 A/B compartments,topologically associating domains(TADs),chromatin loops的染色质高级结构,但存在chromosome territories。嗜热四膜虫的小核中也没有类似哺乳动物细胞中A/B compartments和chromatin loops的染色质高级结构,但存在类似TADs的染色质高级结构。通过对小核中的TAD-like...
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 染色质高级结构研究方法简介
1.1.1 基于3C的三维基因组结构研究方法简介
1.1.2 非3C依赖的三维基因组结构研究方法简介
1.1.3 单细胞水平的三维基因组结构研究方法
1.2 染色质高级结构简介
1.2.1 染色质领域和染色质隔室
1.2.2 染色质拓扑结构域和染色质环
1.3 染色质高级结构调控因子简介
1.3.1 参与染色质高级结构调控的蛋白
1.3.2 染色质高级结构相关的ncRNA
1.4 染色质高级结构与转录调控简介
1.4.1 A/B compartments与转录调控简介
1.4.2 TADs、chromatin loops与转录调控简介
第二章 嗜热四膜虫三维基因组结构研究
2.1 绪论
2.1.1 嗜热四膜虫简介
2.1.2 嗜热四膜虫减数分裂简介
2.1.3 嗜热四膜虫大、小核基因组
2.2 研究成果
2.2.1 嗜热四膜虫中Hi-C实验体系的建立及小核数据的获取
2.2.2 嗜热四膜虫新月期小核特异的染色质相互作用
2.2.3 嗜热四膜虫大核的三维基因组结构
2.2.4 嗜热四膜虫小核的三维基因组结构
2.2.5 嗜热四膜虫小核中TAD-like结构与大核染色体形成相关
2.2.6 嗜热四膜虫三维基因组图谱与基因组组装
2.3 结果与讨论
2.4 材料与方法
2.4.1 嗜热四膜虫细胞培养
2.4.2 嗜热四膜虫细胞饥饿
2.4.3 嗜热四膜虫细胞诱导接合生殖
2.4.4 嗜热四膜虫细胞的甲醛交联
2.4.5 嗜热四膜虫小核分离
2.4.6 嗜热四膜虫in situ Hi-C实验
2.4.7 嗜热四膜虫HiChIP实验
2.4.8 嗜热四膜虫Hi-C和HiChIP数据分析
第三章 小鼠精子发生过程中三维基因结构的研究
3.1 背景
3.1.1 小鼠精子发生过程简介
3.1.2 哺乳动物精子发生过程染色质高级结构的动态变化
3.2 研究成果
3.2.1 小鼠精子发生过程中不同时期细胞的分离
3.2.2 小鼠精子发生过程中染色质高级结构的动态变化
3.2.3 小鼠精子发生过程A/B compartments的动态重组
3.2.4 小鼠精子发生过程A/B compartments转换与基因表达调控
3.2.5 小鼠精子发生过程中TADs发生重组
3.2.6 小鼠精子发生过程中pacSC时期TADs的消失不依赖于CTCF/cohesin以及染色质开放性的改变
3.2.7 成熟精子中重建的chromatin loops与早期胚胎发育相关
3.2.8 减数分裂与有丝分裂过程染色质高级结构的对比
3.2.9 小鼠雄性Xi与雌性Xi的染色质高级结构的对比
3.3 结果与讨论
3.4 材料与方法
3.4.1 实验动物
3.4.2 分离不同时期的精子细胞
3.4.3 免疫荧光
3.4.4 In situ Hi-C实验
3.4.5 ATAC-seq实验
3.4.6 Native ChIP-seq实验
3.4.7 数据分析
第四章 多组学及单细胞研究技术的开发
4.1 绪论
4.1.1 启动子-增强子间相互作用捕获技术简介
4.1.2 单细胞转录组与染色质开放性研究技术简介
4.2 研究成果
4.2.1 通过HiATAC捕获全基因范围内染色质开放区域间的相互作用
4.2.2 通过single-cell AR同时捕获单细胞转录组与染色质开放位点
4.3 结果与讨论
4.4 材料与方法
4.4.1 细胞培养及传代
4.4.2 ATAC-seq实验
4.4.3 多聚甲醛交联细胞的ATAC-seq实验
4.4.4 多聚甲醛交联细胞HiATAC实验
4.4.5 未交联细胞Hi-C实验
4.4.6 未交联细胞HiATAC实验
4.4.7 群体细胞AR实验
4.4.8 单细胞AR实验
4.4.9 数据分析
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其它研究成果
本文编号：3840424
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 染色质高级结构研究方法简介
1.1.1 基于3C的三维基因组结构研究方法简介
1.1.2 非3C依赖的三维基因组结构研究方法简介
1.1.3 单细胞水平的三维基因组结构研究方法
1.2 染色质高级结构简介
1.2.1 染色质领域和染色质隔室
1.2.2 染色质拓扑结构域和染色质环
1.3 染色质高级结构调控因子简介
1.3.1 参与染色质高级结构调控的蛋白
1.3.2 染色质高级结构相关的ncRNA
1.4 染色质高级结构与转录调控简介
1.4.1 A/B compartments与转录调控简介
1.4.2 TADs、chromatin loops与转录调控简介
第二章 嗜热四膜虫三维基因组结构研究
2.1 绪论
2.1.1 嗜热四膜虫简介
2.1.2 嗜热四膜虫减数分裂简介
2.1.3 嗜热四膜虫大、小核基因组
2.2 研究成果
2.2.1 嗜热四膜虫中Hi-C实验体系的建立及小核数据的获取
2.2.2 嗜热四膜虫新月期小核特异的染色质相互作用
2.2.3 嗜热四膜虫大核的三维基因组结构
2.2.4 嗜热四膜虫小核的三维基因组结构
2.2.5 嗜热四膜虫小核中TAD-like结构与大核染色体形成相关
2.2.6 嗜热四膜虫三维基因组图谱与基因组组装
2.3 结果与讨论
2.4 材料与方法
2.4.1 嗜热四膜虫细胞培养
2.4.2 嗜热四膜虫细胞饥饿
2.4.3 嗜热四膜虫细胞诱导接合生殖
2.4.4 嗜热四膜虫细胞的甲醛交联
2.4.5 嗜热四膜虫小核分离
2.4.6 嗜热四膜虫in situ Hi-C实验
2.4.7 嗜热四膜虫HiChIP实验
2.4.8 嗜热四膜虫Hi-C和HiChIP数据分析
第三章 小鼠精子发生过程中三维基因结构的研究
3.1 背景
3.1.1 小鼠精子发生过程简介
3.1.2 哺乳动物精子发生过程染色质高级结构的动态变化
3.2 研究成果
3.2.1 小鼠精子发生过程中不同时期细胞的分离
3.2.2 小鼠精子发生过程中染色质高级结构的动态变化
3.2.3 小鼠精子发生过程A/B compartments的动态重组
3.2.4 小鼠精子发生过程A/B compartments转换与基因表达调控
3.2.5 小鼠精子发生过程中TADs发生重组
3.2.6 小鼠精子发生过程中pacSC时期TADs的消失不依赖于CTCF/cohesin以及染色质开放性的改变
3.2.7 成熟精子中重建的chromatin loops与早期胚胎发育相关
3.2.8 减数分裂与有丝分裂过程染色质高级结构的对比
3.2.9 小鼠雄性Xi与雌性Xi的染色质高级结构的对比
3.3 结果与讨论
3.4 材料与方法
3.4.1 实验动物
3.4.2 分离不同时期的精子细胞
3.4.3 免疫荧光
3.4.4 In situ Hi-C实验
3.4.5 ATAC-seq实验
3.4.6 Native ChIP-seq实验
3.4.7 数据分析
第四章 多组学及单细胞研究技术的开发
4.1 绪论
4.1.1 启动子-增强子间相互作用捕获技术简介
4.1.2 单细胞转录组与染色质开放性研究技术简介
4.2 研究成果
4.2.1 通过HiATAC捕获全基因范围内染色质开放区域间的相互作用
4.2.2 通过single-cell AR同时捕获单细胞转录组与染色质开放位点
4.3 结果与讨论
4.4 材料与方法
4.4.1 细胞培养及传代
4.4.2 ATAC-seq实验
4.4.3 多聚甲醛交联细胞的ATAC-seq实验
4.4.4 多聚甲醛交联细胞HiATAC实验
4.4.5 未交联细胞Hi-C实验
4.4.6 未交联细胞HiATAC实验
4.4.7 群体细胞AR实验
4.4.8 单细胞AR实验
4.4.9 数据分析
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其它研究成果
本文编号：3840424
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