多组学数据显示丁酸钠对链霉菌基因表达和蛋白质修饰的影响 学术背景 链霉菌因其具有丰富的基因簇和生产大量天然产物的潜力而受到广泛关注。组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂在真菌的组蛋白修饰中扮演着重要角色，但其在原核生物中的作用却知之甚少。尤其在链霉菌中，这些抑制剂是否可以影响次生代谢物的生物合成仍是一个值得研究的问题。现代生物信息学的发展使得从链霉菌中发现了大量的抗生素生物合成基因簇（BGCs），但在实验室培养条件下，这些基因簇大多数处于沉默状态，无法表达出多样的生物活性产物。因此，激活这些沉默的 BGCs 是开发新型生物活性化合物的重要策略。 论文来源 本研究由中国科学院微生物研究所刘双江和谭华荣等教授团队撰写，文章于2022年9月2日发表于《Genomics Proteomics & Bi...
Grepore-seq：一种通过长范围PCR和纳米孔测序检测基因编辑后变化的稳健工作流程 研究背景 CRISPR/Cas9系统作为一种RNA指导的DNA内切酶系统，在基因组编辑中得到了广泛的应用。随着其在临床治疗中潜力的不断增加，全面评估基因编辑结果变得尤为重要。然而，目前缺乏一种大规模、经济高效且具有流水线性质的方法来检测基因编辑的结果，特别是插入或缺失大片段的情况。研究表明，CRISPR/Cas9编辑后可能出现非目标效果，如大片段删除和复杂的基因组重排，这对其临床应用提出了挑战。 研究目的和创新 为了解决上述问题，本研究引入了一种新型处理流程“grepore-seq”，其结合了长范围PCR和纳米孔测序，以高效且准确地检测CRISPR/Cas9编辑后的多种基因变化。由于Oxford Nan...
高保真度和不同基因编辑结果的SaCas9与SpCas9比较 研究背景 基于Cas9蛋白的CRISPR系统已经成为基因组编辑的强大工具，并在基础研究和临床基因治疗中得到广泛应用。当前，最常用的Cas9变体是来自化脓链球菌（Streptococcus pyogenes）的SpCas9和来自金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的SaCas9。尽管这两种Cas9蛋白在许多研究中得到了广泛验证，但具体的基因编辑效果比较仍然缺乏系统性研究。因此本文旨在系统比较SpCas9和SaCas9在基因编辑中的效率和精确度，并探讨其在不同剪切长度下的编辑性能。 研究来源 本文由来自中国医学科学院血液学研究所等几个研究机构的研究者们撰写，包括Zhi-Xue Yang、Ya-Wen Fu、Jia...
高通量宏基因组测序在结肠组织活检中的高灵敏度：去除宿主DNA的影响 背景 在无培养条件下通过下一代测序技术评估细菌分类结构，已成为研究细菌失衡与各种疾病关系的常用方法。已有研究通过16S rRNA基因扩增子或宏基因组测序分析了人类口腔、肠道粘膜和粪便样本的微生物群落谱。然而，16S rRNA基因测序在分类识别的分辨率方面存在局限性，而宏基因组测序能够识别到种甚至亚种水平的细菌。此外，宏基因组测序还可提供多界数据，推测跨多个领域的相互作用。 虽然宏基因组测序在表征组织样本中的微生物群落方面具有重要的临床应用，包括疾病的诊断和治疗，但样本中的人类DNA占多数，限制了低丰度细菌的检测。这种DNA丰度的不平衡导致组织样本中宏基因组测序灵敏度降低。因此，为解决这一问题，研究人员提出了一种优化的方法，通...
解码人类生物学和疾病的单细胞组学技术 背景介绍 细胞是生命的基本单位，一个单独的受精卵可以发育成整个复杂的人体，由大约37万亿个细胞组成，这些细胞组织成各种不同的组织、器官和系统。传统的细胞分类方法主要依据细胞形态、位置或少数几种蛋白的表达水平，这种方法忽略了细胞间在其他分子层面的差异。细胞的高度异质性决定了人类生物学的功能多样性。不仅仅是细胞本身的状态、大小或祖源，细胞周围的特殊环境以及与相邻或远处细胞的交互也影响细胞特性。传统的大样本测序技术如RNA测序，隐藏了细胞的多样性，因为它对实验样本内所有细胞的基因表达进行了平均测量。因此，以单细胞分辨率理解人类生物学和疾病非常重要。 论文来源 本文由来自北京大学生命科学学院（Biomedical Pioneering Innovation Ce...
Time-Dependent Multi-Omics Integration in Sepsis-Associated Liver Dysfunction 引言 败血症，特别是严重病例，因全身感染引起多器官功能障碍，全球每年有多达500万人死于败血症。传统上，败血症相关的肝功能障碍（Sepsis-Associated Liver Dysfunction, SALD）被认为是伴随黄疸和高胆红素血症的病症。随着研究的深入，发现肝功能障碍在败血症过程的早期就会发生，但目前没有针对该病的特效治疗。 近年来，多组学技术（Multi-Omics Technologies）迅速发展，如基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学，显著推动了个性化医学的发展。然而，单一组学分析往往只能提供生物复杂性中的一个层次...
同源重组修复缺陷（HRD）在肿瘤患者评估和治疗规划中的应用 背景介绍 同源重组（Homologous Recombination, HR）是修复DNA双链断裂（Double-Strand Breaks, DSBs）的一种重要机制。然而，当HR修复途径中的关键基因发生突变或表观遗传失活时，会导致细胞无法有效修复DSBs，从而引发同源重组修复缺陷（Homologous Recombination Repair Deficiency, HRD）。HRD在多种恶性肿瘤（如卵巢癌、乳腺癌、胰腺导管癌和前列腺癌）中被发现，且在临床上具有重要意义。HRD可以通过基因组分析识别，因为它会在基因组中引发特定且可量化的改变。进一步的研究还发现，HRD会增加肿瘤对多种药物的敏感性（如聚腺苷二磷酸核糖聚合酶抑制剂[...
细胞命运决定机制的组学观点 背景介绍 在哺乳动物早期胚胎发育过程中，一个全能的合子（zygote）经过数次细胞分裂和两轮细胞命运决定（cell fate determination），最终形成成熟的囊胚（blastocyst）。在此过程中，随着胚胎的压缩，顶-基细胞极性（apicobasal cell polarity）的确立破坏了胚胎的对称性并指导了后续的细胞命运选择。内细胞团（inner cell mass，ICM）和滋养外胚层（trophectoderm, TE）的谱系分离是细胞分化的第一个标志，但一些分子已被证明在更早的阶段（如2-细胞和4-细胞阶段）通过细胞间的变异（inter-cellular variations）偏向早期细胞命运。 揭示早期细胞命运决定的机制已成为一个重要的研...
T2T-YAO：汉族全长双倍体参考基因组的组装实现 科学背景 人类基因组计划（Human Genome Project, HGP）自发起三十年以来，生物医学研究领域设定了一个长期目标，即构建完整而精确的人类参考基因组。然而，受限于测序技术的局限性，长期以来难以达到这个目标所需的全面性和精确度。近年来，随着测序技术的突破，T2T（Telomere-to-Telomere，端粒到端粒）项目公布了第一个全长单倍体人类基因组，即T2T-CHM13v1.1。这一成果填补了8%先前未知的高重复区域，使基因组质量达到了Q73.94，即每24.8兆碱基一次错误。 然而，即使这一成就令人振奋，T2T-CHM13基因组并不是真实人类个体的代表，而是源于一个缺失Y染色体的完全葡萄胎（CHM）细胞系的单倍体基因组。...
衰老引起的 trnaGlu-衍生片段通过靶向线粒体翻译依赖的嵴组织破坏谷氨酸生物合成 学术背景介绍 线粒体嵴是线粒体内膜向内突出的结构，这些结构在衰老过程中会发生明显的形态变化。然而，导致这些变化的分子机制及其对脑衰老的贡献仍不清楚。维持线粒体嵴的超微结构对于存在于嵴中的呼吸酶正常功能至关重要，如果嵴结构受到破坏，内膜上的酶活性将会显著降低。谷氨酶（GLS）是位于嵴中的一种重要酶，负责催化谷氨酸的生成，维持神经元内环境的谷氨酸水平。谷氨酸作为最丰富的神经活性氨基酸及主要兴奋性神经递质，其水平在脑衰老过程中逐渐下降，并常伴随记忆衰退。 转运RNA衍生小RNA（tsRNAs）由成熟tRNA在各种压力下产生，并参与多种生理和病理过程。然而，tsRNAs在器官特异性中的功能和分子机制迄今尚未完全明确...