Проектная работа » Клетка»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«САРАЛИНСКАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»

Проект

Клетка

Руководитель: Чувашова Е.Л.

Выполнила: Усенко Оксана

Сарала 2017 г

Содержание

1. Введение

2. Органоиды клетки

-Ядро

-Цитоплазма

-Рибосомы

-Митохондрии

-Эндоплазматическая сеть (ЭПС)

-Хлоропласты

-Комплекс Гольджи

-Вакуоль

-Лизосомы

3. Источники информации

Введение:

Клетка – удивительный и загадочный мир, который существует в каждом организме. Иногда организм представляет собой одну клетку, а иногда состоит из миллионов. А все ли клетки одинаковы? Долгое время считали, что клетка — это масса цитоплазмы, которая окружена клеточной оболочкой и содержит ядро. Такое представление просуществовало до усовершенствования методов микроскопического исследования. Разрешающая сила самого сильного светового микроскопа составляет около 150—200 нм и не позволяет увидеть многие органеллы, а тем более рассмотреть их внутреннее строение. Последнее стало возможным лишь после изобретения электронного микроскопа

Актуальность:

Эта тема актуальна потому, что зачастую мы не представляем как на самом деле выглядит клетка.

Цель:

Изучение строения клетки и изготовление её модели

Задачи:

— найти информацию по данному вопросу.

— выделить основные органоиды клетки.

— изготовить модель клетки.

Практическая значимость:

Данную модель можно будет использовать на уроках биологии и окружающего мира

Продукт проекта:

Модель клетки

История открытия

Первым человеком, увидевшим клетки, был английский учёный – физик Роберт Гук (известный открытием закона Гука). В 1665 году, пытаясь понять, почему пробковое дерево хорошо плавает, Гук стал рассматривать тонкие срезы пробки с помощью усовершенствованного им микроскопа. Он обнаружил, что пробка разделена на множество крошечных ячеек, напомнивших ему соты в ульях медоносных пчёл, и он назвал эти ячейки клетками (по-английски cell означает «ячейка, клетка»).

Строение клетки

Ядро

Ядро есть в каждой клетке растения. Но не только растение состоит из клеток с ядрами. Не будь крохотных элементов под названием «клетка», и живых организмов не существовало бы.

Внутренняя среда клетки, в которой находится ядро и другие органоиды. Имеет полужидкую, мелкозернистую структуру

Функция: Выполняет транспортную функцию. Регулирует скорость протекания обменных биохимических процессов. Обеспечивает взаимодействие органоидов.

Рибосомы

Мелкие органоиды сферической или эллипсоидной формы диаметром от 15 до 30 нанометров

Функция: Обеспечивают процесс синтеза молекул белка, их сборку из аминокислот

Митохондрии

Органоиды, имеющие самую разнообразну\ю форму – от сферической до нитевидной. Внутри митохондрий имеются складки от 0,2 до 0,7 мкм. Внешняя оболочка митохондрий имеет двухмембранную структуру. Наружная мембрана гладкая, а на внутренней имеются выросты крестообразной формы с дыхательными ферментами

Функция: Ферменты на мембранах обеспечивают синтез АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты) Энергетическая функция. Митохондрии обеспечивают поставки энергии в клетку за счет высвобождения ее при распаде АТФ

Эндоплазматическая сеть (ЭПС)

Система оболочек в цитоплазме, которая образует каналы и полости. Бывает двух типов: гранулированная, на которой имеются рибосомы и гладкая

Функция: Обеспечивает процессы по синтезу питательных веществ (белков, жиров, углеводов).На гранулированной ЭПС синтезируются белки, на гладкой – жиры и углеводы. Обеспечивает циркуляцию и доставку питательных веществ внутри клетки

Хлоропласты

Органоиды овальной формы, имеющие зеленый цвет. От цитоплазмы отделяются двумя т рехслойными мембранами. Внутри хлоропластов находится хлорофил

Функция: Преобразуют органические вещества из неорганических, используя энергию солнца

Комплекс Гольджи

Может быть разной формы. Состоит из полостей, разграниченных мембранами. Из полостей отходят трубчатые образования с пузырьками на концах

Функция: Образует лизосомы. Собирает и выводит синтезируемые в ЭПС органические

Вакуоль

Особенности строения : по своему строению вакуоль похожа на пузырь заполненный клеточным соком. Она занимает большую часть клетки.

Функция: Функции вакуоли: запасение воды в клетке, она поддерживает тургорное давление, накопление питательных веществ в клетке, вывод из клетки веществ которые ей не полезны(токсичны

Лизосомы

Лизосомы, как правило, имеют сферическую, овальную форму

Функция: Переваривание захваченных клеткой при эндоцитозе веществ или частиц, уничтожение ненужных клетке структур, к примеру, во время замены старых органоидов новыми, самопереваривание клетки, приводящее к её гибели.

Литература

1. Википедия сайт-https://ru.wikipedia.org/wiki/
   Клетка

2. Комплекс Гольджи

3. Учебник биологии

Макет растительной клетки. | Проект по биологии (6 класс) на тему:

Слайд 1

Проект Макет растительной клетки. Биология. Технология . Федорова Наталия Ильинична 6 класс ГБОУ СОШ №127 Родионова Марина Васильевна Учитель ГБОУ СОШ №127 Федорова Светлана Владимировна Учитель ГБОУ СОШ №127

Слайд 2

Цели проекта И зучение строения растительной клетки. Создания наглядного макета, для закрепления материала.

Слайд 3

Этапы проекта Подготовительный. — Сбор и анализ информации Технологический . — Процесс выполнения макета Заключительный . — Выводы

Слайд 4

Подготовительный этап Изучение строения. На данном этапе необходимо воспользоваться микроскопом. Микроскоп — это прибор оптического типа, который имеет одну или несколько линз. Применяется он для увеличения изображения объектов, которые не получается увидеть невооруженным глазом. Он может быть простым и сложным. Простой имеет одну линзу, подобно обыкновенной лупе, сложный же имеет две и более системы простых линз .

Слайд 5

Строение клетки.

Слайд 6

Подготовительный этап 2) Выбор эскиза для создания макета

Слайд 7

Технологический этап. 1) Выбор технологии Лепка из пластилина Вышивка Вязание

Слайд 8

пенопластовый брусок; нож для резки бумаги; оазис для цветов; пистолет для работы с горячим клеем; палочки горячего клея; эпоксидный клей; стеклянный декор для аквариума; пластмассовая коробочка для игрушки из киндер-сюрприза; фасоль; перец; нитки разных цветов; бечевка; пластиковая бутылка; спички; краски; кисточки. Технологический этап. 2) Инструменты и материалы

Слайд 9

Технологический этап. 3) Техника безопасности Работа выполняется на письменном столе, с которого убраны все лишние предметы. Я буду пользоваться ножом, значит, мне нужно помнить о том, что бы он лежал всегда на определенном месте, лезвием от меня. Так как нож канцелярский, то лезвие должно быть выдвинуто не очень много, но достаточно для работы. Я буду пользоваться горячим клеем, следовательно, нужно быть внимательной и не браться за горячие части пистолета для работы с горячим клеем.

Слайд 10

Технологический этап. 4) Процесс создания макета

Слайд 11

Технологический этап. 5) Результат

Слайд 12

Заключительный этап . Таким образом, был получен макет растительной клетки . Он полностью соответствует эскизу, который я взяла за основу . Время изготовления макета 1 неделя. Во время изготовления проекта была достигнута главная цель проекта – строение растительной клетки стало более понятно и органоиды клетки удалось запомнить . Данный макет можно использовать как наглядное пособие на уроках биологии.

Слайд 13

http://nsportal.ru/shkola/biologiya/library/2016/04/05/maket-rastiteloy- kletki

Слайд 14

Спасибо за внимание

Презентация «Строение клетки» — биология, презентации

библиотека
материалов

Содержание слайдов

Номер слайда 1

Строение клетки

Номер слайда 2

РАСТИТЕЛЬНАЯ ЖИВОТНАЯ

Номер слайда 3

ЦИТОЛОГИЯ -наука о клетке. •Изучает строение и функции клеток, их связи и отношения в органах и тканях у многоклеточных организмов, а также одноклеточные организмы. •Изучение клеточного строения организмов было начато в 17 в. Робертом Гуком, Марчелло Мальпиги и Антони ван Левенгуком; •в 19 в. была создана единая для всего органического мира клеточная теория (Томас Шванн, Макс Шлейден1839)

Номер слайда 4

Типы клеток Прокариотические – безъядерные клетки Эукариотические – ядерные клетки

Номер слайда 5

Органоид — постоянные специализированные структуры в клетках, осуществляющие определённые функции, жизненно необходимые для клетки.

Номер слайда 6

Ядро Цитоплазма Митохондрии Оболочка Комплекс Гольджи Рибосома ЭПС Клеточный центр Лизосомы

Номер слайда 7

Плазматическая мембрана Плазматическая мембрана отделяет клетку и ее содержимое от окружающей среды Мембрана образована двумя слоями липидов

Номер слайда 8

На различную глубину в фосфолипидный слой погружены белки и гликопротеины

Номер слайда 9

функции плазматической мембраны: -транспортная — обеспечивает поступление питательных веществ и воды в клетку и выведение из нее продуктов обмена. — избирательная проницаемость, или полупроницаемость, позволяет клетке взаимодействовать с окружающей средой: в нее поступают и выводятся из нее лишь определенные вещества. Мелкие молекулы воды и некоторых других веществ проникают в клетку путем диффузии, частично через поры в мембране.

Номер слайда 10

фагоцитоз пиноцитоз Захват плазматической мембраной твёрдых частиц и впячивание их внутрь клетки Впячивание мембраны внутрь клетки в виде тонкого канальца в который попадает жидкость

Номер слайда 11

плазматическая мембрана животных клеток имеет гликокаликс (слой белков и липидов), выполняющего сигнальную и рецепторную функции

Номер слайда 12

плазматическая мембрана растительных клеток снаружи покрыта клеточной стенкой, состоящей из целлюлозы.

Номер слайда 13

Цитоплазма Цитоплазма Отграниченное от внешней среды полужидкое содержимое клетки, представляющее собой коллоидный раствор различных солей и органических веществ. Основное вещество цитоплазмы- матрикс (водный раствор веществ) функции: объединяет в одно целое ядро и все органоиды, обеспечивает их взаимодействие.

Номер слайда 14

оболочка ядерный сок ядрышко хромосомы

Номер слайда 15

Двухслойная пористая мембрана, образующая комплекс с остальными мембранами клетки. Функции: отделяет ядро от цитоплазмы. — на оболочке находится множество пор, через которые поступают и выделяются белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, вода, ионы… Оболочка ядра Оболочка ядра

Номер слайда 16

Ядерный сок Ядерный сок Находится под ядерной оболочкой. Функция Отделяет ядро от цитоплазмы. Строение Коллоидный раствор органических и неорганических веществ, по составу сходный с матриксом Ядерный сок

Номер слайда 17

Ядрышко Органоид ядра клетки, размером от 1 до 10 мкм. По форме он круглый. В состав ядрышка входят РНК и белки Функция В ядрышке происходит синтез РНК и формирование рибосом. Ядрышко

Номер слайда 18

Хромосомы Хромосомы (греч. chrōma цвет, окраска + sōma тело) — основные структурно-функциональные элементы клеточного ядра, представляет собой молекулу ДНК, упакованную с помощью специальных белков. Название«хромосомы» обусловлено их способностью интенсивно окрашиваться основными красителями во время деления клетки. Функция — хранение и передача наследственной информации.

Номер слайда 19

Номер слайда 20

Внешнее строение хромосом

Номер слайда 21

Внутреннее строение хромосом Хромосома эукариот образуется из единственной и чрезвычайно длинной молекулы ДНК, которая содержит линейную группу множества генов. Хромосомы эукариот — это ДНК-содержащие структуры в ядре, митохондриях и пластидах. Хромосомы прокариот — это ДНК-содержащие структуры в клетке без ядра. Хромосомы вирусов — это молекула ДНК или РНК в составе капсида.

Номер слайда 22

Эндоплазматическая сеть Система мембран, образующих канальцы, цистерны, трубочки. Строение мембран сходно с наружной мембраной и образует с ней единую сеть Различают шероховатую (на её мембранах есть рибосомы) и гладкую ЭПС Функции: Синтез белка на рибосомах Транспорт веществ Участие в синтезе липидов

Номер слайда 23

Номер слайда 24

Рибосома Мельчайшие органоиды клетки диаметром 20нм. Состоят из 2-х неравных субъединиц: большой и малой. В состав рибосом входят р-РНК и белки. Располагаются же они на мембранах ЭПС и в цитоплазме. Синтезируются в ядрышке Функция: В рибосомах синтезируются все необходимые клетке белки.

Номер слайда 25

Для синтеза сразу нескольких молекул белка рибосомы объединяются вдоль и-РНК в цепочки, образуя полисомы

Номер слайда 26

Комплекс Гольджи Органоид клетки, названный так по имени итальянского ученого К. Гольджи, который впервые увидел его в цитоплазме нервных клеток (1898) и обозначил как сетчатый аппарат. Сейчас комплекс Гольджи обнаружен во всех клетках растительных и животных организмов. Форма и размеры его различны. Система уплощенных цистерн, ограниченных двойными мембранами, образующих по краям пузырьки, входит в единую мембранную систему клетки.

Номер слайда 27

Функции — сбор и накопление продуктов синтетической деятельности клетки: жиры, углеводы и белки, а потом транспорт этих веществ в цитоплазму, либо наружу из клетки. -образование лизосом цистерны пузырьки

Номер слайда 28

Лизосомы Самые мелкие одномембранные органоиды, содержат пищеварительные ферменты. Образуется в комплексе Гольджи. Функции: Пищеварительная — обеспечивает переваривание органических веществ, попавших в клетку при фагоцитозе и пиноцитозе участвуют в растворении органоидов, клеток и частей организма

Номер слайда 29

Клеточный центр Органоид немембранного строения, состоящий из двух центриолей, расположенных перпендикулярно друг другу. Каждая центриоль имеет вид полого цилиндра, стенка которого образована из 9 пар микротрубочек Функции: Участвуют в делении клеток, образуя веретено деления

Номер слайда 30

Митохондрии Двухмембранный органоид. Находятся они в цитоплазме клетки. По форме могут быть палочковидными, округлыми, овальными. Количество митохондрий в клетке неодинаково. Наружная мембрана гладкая, а внутренняя образует многочисленные складки — кристы. Внутри заполнена матриксом, в котором содержатся молекулы ДНК, РНК, рибосомы Функция В митохондриях синтезируется АТФ. Не редко их называют «Силовые станции клетки».

Номер слайда 31

Номер слайда 32

Пластиды полуавтономные органеллы высших растений, водорослей и некоторых фотосинтезирующих простейших. Пластиды относятся к двухмембранным органоидам, имеющим собственный геном и белоксинтезирующий аппарат. Существуют три основных типа пластид:

Номер слайда 33

Классификация пластид

Номер слайда 34

Лейкопласты Бесцветные пластиды, содержащиеся в клетках подземных и неокрашенных частей растения. Различаются по содержащимся в них веществах(могут содержать белки, жиры и углеводы). Функции: накопление питательных веществ

Номер слайда 35

Хромопласты Пластиды, содержащие красные, желтые и оранжевые пигменты- каротиноиды. Имеют различную форму. Функции: окрашивают плоды, лепестки и другие части растений в желтый, оранжевый и красный цвета — участвуют в процессе фотосинтеза

Номер слайда 36

Хлоропласты Пластиды, имеющие зеленую окраску. Функции: окрашивают части растений в зеленый цвет — в них протекает процесс фотосинтеза

Номер слайда 37

Расположение хлоропластов

Номер слайда 38

Строение хлоропласта

Номер слайда 39

Взаимопревращения пластид

Номер слайда 40

Органоиды движения Выросты цитоплазмы клетки- жгутики и реснички Некоторые одноклеточные передвигаются при помощи ложноножек — выпячиваний цитоплазмы

Номер слайда 41

Номер слайда 42

Номер слайда 43

Клеточные включения Это образования, которые то появляются, то исчезают в зависимости от ее состояния. Чаще всего клеточные включения находятся в цитоплазме и представляют собой питательные вещества или гранулы веществ, синтезируемых клеткой. Это могут быть: капли жира -зерна крахмала -гранулы белка -кристаллы солей

Номер слайда 44

Вакуоли Наполненные жидкостью мембранные полости. Мембрана называется тонопластом, а содержимое клеточным соком. Функции: в растительных клетках являются резервуаром воды и минеральных солей

Номер слайда 45

В старых растительных клетках чаще всего встречается одна крупная центральная вакуоль. В молодых клетках несколько мелких вакуолей.

Номер слайда 46

В животных клетках нет центральной вакуоли, только многочисленные и мелкие. Функции: в животных клетках участвуют в накоплении питательных веществ пищеварении (пищеварительные вакуоли) выведении продуктов обмена (сократительная вакуоль)

Номер слайда 47

Презентация биология 5 класс «Строение клетки»

Текст этой презентации

Слайд 1

Презентация к уроку биологии в 5 классе (базовый уровень) ФГОС по теме «Строение клетки» Учебник серии «Алгоритм успеха» авторы И.Н.Пономарёва, И.В.Николаев, О.А.Корнилова. – М.:Вентана-Граф, 2013
Автор материала: Медведева Татьяна Александровна, учитель биологии высшей квалификационной категории МБОУ Арбатская средняя школа Таштыпского района Республики Хакасия Арбаты – 2016г.

Слайд 2

Слайд 3

Разнообразие клеток Организмы Одноклеточные Многоклеточные Клетка и её части Ядро Цитоплазма Клеточная мембрана Клеточная стенка
Б-5кл. Стр. 19 — 21
Строение клетки
01.11.2016

Слайд 4

Разнообразие клеток

Слайд 5

Хрящевые, костные и мышечные клетки человека

Слайд 6

Нервные клетки человека

Слайд 7

Разнообразие клеток
Растительные клетки: листа, стебля, корня
Клетки крови

Слайд 8

Половые клетки человека и оплодотворение

Слайд 9

Одноклеточные и многоклеточные организмы
Одноклеточный организм
Многоклеточные организмы
Инфузория – туфелька
Червь планария
Ландыш
Гималайский гриф

Слайд 10

Строение растительной и животной клетки
Вакуоль
Хлоропласт
Цитоплазма
Ядро
Клеточная мембрана
Клеточная стенка
Клетка растений
Клетка животных

Слайд 11

Словарь терминов
Клеточная мембрана — наружная оболочка клетки
Цитоплазма – вязкое полужидкое содержимое клетки, которое постоянно движется и связывает все её части
Ядро – важнейшая часть клетки, небольшое плотное округлое тельце, расположенное в центральной части клетки
Клеточная стенка — наружная оболочка клеток растений
с. 20 — 21

Слайд 12

Назовите главные части живой клетки
Клеточная мембрана
цитоплазма
ЯДРО

Слайд 13

Слайд 14

Синквейн
1. Название синквейна 2. 2 прилагательных 3. 3 глагола 4. Фраза на тему синквейна 5. Существительное Придумайте синквейн на тему «Клетка»
Клетка
Маленькая, невидимая
Растёт, дышит, питается
Мельчайшая структура организма
«Кирпичик»

Слайд 15

Синквейн
1. Название синквейна 2. 2 прилагательных 3. 3 глагола 4. Фраза на тему синквейна 5. Существительное Придумайте синквейн на тему «Клетка»
Клетка
Маленькая, невидимая
Растёт, дышит, питается
Мельчайшая структура организма
«Кирпичик»

Слайд 16

Читать и пересказывать статью: «Строение клеток» § 5 (с. 19-21) — до раздела «Ткани организмов» *Творческое задание: изготовить модель-аппликацию «Строение растительной клетки», используя рис. 16, с. 20 (материалы – по выбору ученика). Прочитать текст для любознательных с. 24-25 Составить синквейн со словами: Оболочка Микроскоп
Домашнее задание

Слайд 17

Литература и источники
Учебник серии «Алгоритм успеха», Биология: 5 класс: учебник для учащихся общеобразовательных учреждений/ И.Н.Пономарёва, И.В.Николаев, О.А.Корнилова. – М.:Вентана-Граф, 2013. – 128с. : ил. Константинова И.Ю Поурочные разработки по биологии. 5 класс. – М.: ВАКО, 2015. – 128с. – (В помощь школьному учителю) CD-диск. 1С: Школа. Природоведение, 5 кл. (На платформе «1С:Образование 4. Дом») ООО «1С-Паблишинг», 2008 – иллюстрации http://www.openclass.ru/node/31568 — Физминутка «Клоунада» — Масько Любовь Геогиевна, МОУ СОШ № 14 Мурманской области г. Мончегорск

Клетка – основа жизни на земле

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрены основные структурные и функциональные составляющие животной и растительной клетки как элементарной единицы всего живого и важная роль при передаче генетического материала из поколения в поколение. Коротко описана клеточная теория и неклеточные формы жизни, а также типы клеточной организации. Описания бактериальной, животной и растительной клеток и ядра клетки сопровождаются красочными рисунками с подробным описанием составляющих элементов. Также отмечается важная роль в жизнедеятельности организмов апоптоза – естественной, запрограммированной гибели клеток.

ABSTRACT

This article discusses the basic structural and functional components of an animal and plant cell, as an elementary unit of all living things and an important role in the transfer of genetic material from generation to generation. Cell theory and non-cellular life forms are briefly described, as well as types of cellular organization. Descriptions of bacterial, animal and plant cells and the cell nucleus are accompanied by colorful drawings with a detailed description of the constituent elements. An important role in the life of organisms apoptosis is also noted — the natural, programmed cell death.

 

Ключевые слова: клетка, клеточная теория, ядро клетки, хромосомы, белки, апоптоз.

Keywords: cell, cellular theory, cell nucleus, chromosomes, proteins, apoptosis.

 

Введение

Клетка – это основная структурная и функциональная единица всех живых организмов, живая элементарная единица, способная к самовоспроизведению. Живые организмы могут состоять из одной клетки (бактерии, одноклеточные водоросли и одноклеточные животные) или многих клеток.

Тело взрослого человека образуют около ста триллионов клеток. Форма клеток различна и обусловлена их функцией – от круглой (эритроциты) до древообразной (нервные клетки). Размеры клеток также различны – от 0,1-0,25 мкм (у некоторых бактерий) до 155 мм (яйцо страуса в скорлупе). Тело человека образовано клетками различных типов, характерным образом организующихся в ткани, которые формируют органы, заполняют пространство между ними или покрывают снаружи. Клетки окружены межклеточным веществом, обеспечивающим их механическую поддержку и осуществляющим транспорт химических веществ. Самые короткоживущие из них (1-2 дня) – это клетки кишечного эпителия. Ежедневно погибает около 70 миллиардов этих клеток. Примером других короткоживущих клеток являются эритроциты – их ежедневно погибает около 2 миллиардов [3].

Однако есть и такие клетки (например, нейроны, клетки волокон скелетных мышц), продолжительность жизни которых соответствует жизни организма. Нервные клетки мозга, однажды возникнув, уже не делятся, и до конца жизни человека они способны поддерживать необходимые связи в нервной системе. Интересно то, что при нашем рождении в мозгу уже существует около 14 миллиардов клеток. И это количество не увеличивается до самой смерти, а, наоборот, постепенно уменьшается, т. е. поврежденные ткани мозга неспособны восстанавливаться путем регенерации. После того как человеку исполняется 25 лет, ежедневно происходит сокращение количества клеток мозга на 100 тысяч [1].

Несмотря на свои малые размеры, клетка представляет собой сложнейшую биологическую систему, жизнедеятельность которой поддерживается благодаря разнообразным биохимическим процессам, которые происходят под строгим генетическим контролем. Генетический контроль развития и функционирования клетки осуществляют материальные носители информации – гены. Они сосредоточены главным образом в ядре клетки, но некоторая их часть находится в других клеточных органоидах (митохондриях, пластидах, центриолях).

Строение и функционирование генетических структур клеток на микроскопическом уровне, их количественную и качественную изменчивость изучает одно из направлений генетики, называемое цитогенетикой.

Представление о клетке как об элементарной структурно-функциональной единице всех живых организмов сложилось в результате цепи изобретений и открытий, сделанных в XVI-XX веках:

1590 г. – Янсен изобрел микроскоп, в котором большое увеличение достигалось соединением в тубусе двух линз;

1965 г. – в Кембридже (Англия) установлена первая промышленно изготовленная модель электронного микроскопа.

Естественно, между этими двумя датами происходило множество событий, в результате которых были усовершенствованы микроскопы (основное средство изучения клеток), а также исследования и открытия в области генетики и, в частности, цитологии.

Клеточная теория и неклеточные формы жизни

Результатом длительного исследования строения клеток различных организмов стало создание клеточной теории, у истоков которой в ее современном виде стояли немецкий ботаник М.Я. Шлейден (1804-1881) и зоолог Т. Шванн (1810-1882). В настоящее время эта теория содержит три главных положения:

• только клетка обеспечивает жизнь в ее структурно-функциональном и генетическом отношении;
• единственным способом возникновения жизни на Земле является деление ранее существующих клеток;
• клетки являются структурно-функциональными единицами многоклеточных организмов [2].

Отсюда следует, что клетка – это элементарная единица живого, вне клетки нет жизни, так как в клетке сохраняется и реализуется биологическая информация (даже у вирусов). Современная биология подтверждает, что все клетки одинаковым образом хранят биологическую информацию, передают генетический материал из поколения в поколение, хранят и переносят информацию, регулируют обмен веществ и т. д. Вместе с тем многоклеточный организм обладает свойствами, которые нельзя рассматривать как простую сумму свойств и качеств отдельных клеток.

Таким образом, клетка является обособленной и организационно наименьшей структурой, для которой характерна вся совокупность свойств жизни и которая в соответствующих условиях окружающей среды способна поддерживать в себе эти свойства и передавать их следующим поколениям.

Все многообразие живых существ можно разделить на две резко отличающиеся группы: неклеточные и клеточные формы жизни. Первая группа представляет собой вирусы, способные проникать в определенные живые клетки и размножаться только внутри этих клеток. Подобно всем другим организмам вирусы обладают собственным генетическим аппаратом, кодирующим синтез вирусных частиц, которые собираются из биохимических предшественников, находящихся в клетке-хозяине, используя биосинтетическую и энергетическую системы этой клетки [8].

Вирусы резко отличаются от всех других форм жизни. По строению и организации они представляют собой нуклеопротеидные частицы, по способу репродукции являются внутриклеточными паразитами. Таким образом, вирусы являются внутриклеточными паразитами на генетическом уровне.

Типы клеточной организации

Клеточная структура присуща основной массе живых существ на Земле. Все эти организмы представлены клетками двух типов: прокариотическими и эукариотическими клетками. К прокариотическим клеткам относят бактерии и синезеленые водоросли. Прокариоты – доядерные организмы, не имеющие типичного ядра, заключенного в ядерную мембрану. Вместо ядра у них находится так называемый нуклеотид – ДНК-содержащая зона клетки прокариот (рис. 1.).

 

Рисунок 1. Схема строения бактериальной клетки

 

Строение бактериальной клетки:

1 – цитоплазматическая мембрана; 2 – клеточная стенка; 3 – слизистая капсула; 4 – цитоплазма; 5 – хромосомная ДНК; 6 – рибосомы; 7 – мезосома; 8 – фотосинтетические мембраны; 9 – включения; 10 – жгутики; 11 – пили.

Прокариотическая ДНК не содержит гистоновых белков, но связана с небольшим количеством негистоновых белков. Этот комплекс ДНК и негистоновых белков и образует нуклеотид, который обычно располагается в центре клетки. Мезосомы – это складчатые мембранные структуры, на поверхности которых находятся ферменты, участвующие в процессе дыхания. Клеточная стенка придает бактериям определенную форму и упругость. Капсулы и слизистые слои – это слизистые или клейкие выделения бактерий. Капсула представляет собой относительно толстое и компактное образование, а слизистый слой намного рыхлее. И капсулы, и слизистые слои служат дополнительной защитой для клеток. Многие бактерии подвижны, и эта подвижность обусловлена наличием у них одного или нескольких жгутиков, которые по своей структуре напоминают одну из микротрубочек эукариотического жгута. Пили, или фимбрии – это тонкие выросты на клеточной стенке некоторых грамотрицательных бактерий. Их число варьирует у разных видов от одной до нескольких сотен. Рибосомы – органоиды клетки, участвующие в синтезе белка. У прокариот они несколько мельче эукариотических [6].

Эукариотические клетки представлены двумя подтипами: клетками одноклеточных организмов, которые структурно и физиологически являются самостоятельными организмами, и клетками многоклеточных организмов. Последние разделяют на растительные и животные клетки. На рисунке 2 представлены составы животной и растительной клетки.

 

Рисунок 2. Животная и растительная клетка

 

В клетке можно выделить 4 группы структурных компонентов: 1) мембранная система; 2) клеточные органоиды; 3) цитоплазматический матрикс; 4) клеточные включения. В свою очередь, мембранную систему составляют: 1) клеточная плазматическая мембрана; 2) цитоплазматическая сеть и 3) пластичный комплекс Гольджи. Клеточная мембрана отделяет цитоплазму клетки от наружной среды или клеточной стенки (у растений) и выполняет три основные функции: отграничивающую, барьерную и транспортную. Она играет важную роль в обмене веществ между клеткой и внешней средой, в движении клеток и в сцеплении друг с другом. Цитоплазму всех эукариотических клеток пронизывает сложная система мембран, получившая название цитоплазматической сети. Пластичный комплекс Гольджи обычно локализуется вблизи клеточного ядра и состоит из многочисленных групп цистерн, которые ограничены мембранами, имеющими гладкую поверхность. Одной из основных функций комплекса Гольджи является транспорт веществ и химическая модификация поступающих в него веществ. Другой важной функцией этого комплекса является формирование лизосом [2].

Клеточные органоиды и ядро клетки

Клеточные органоиды (клеточные органеллы) – это постоянные дифференцированные клеточные структуры, имеющие определенные функции и строение. К клеточным органоидам относят ядро, центриоли, митохондрии, рибосомы, лизосомы, пероксисомы, пластиды, жгутики и реснички.

Ядро – важнейшая составная часть клетки. Это наиболее крупный органоид клетки, составляющий 10-20 % ее объема. Оно может находиться в состоянии покоя или деления (мейоза). Ядро управляет всеми процессами жизнедеятельности клетки. Эти процессы сложны и многообразны: клетка должна поддерживать форму, получать извне вещества для пластического и энергетического обмена, синтезировать органические вещества

Клеточное ядро имеет шаровидную или вытянутую форму. Основная функция ядра – хранение наследственной информации или генетического материала. Ядро состоит из ядерной оболочки и расположенных под ней нуклеоплазмы, ядрышка и хроматина (рис. 3).

 

Рисунок 3. Строение ядра клетки

 

Как видно из рисунка, ядерная оболочка пронизана порами диаметром 80-90 нм, количество которых в типичной животной клетке составляет 3-4 тыс. пор. Содержимое клеточного ядра называется нуклеоплазмой, или кариоплазмой. Нуклеоплазма отделена от цитоплазмы ядерной оболочкой. Ядерная оболочка образована двумя    мембранами – наружной и внутренней. Химический состав ядерной оболочки достаточно сложен, основными химическими компонентами ядерных оболочек являются липиды (13-35%) и белки (50-75%) [4].

Ядра клеток могут содержать одно и более ядрышек. Ядрышки состоят из рибонуклеопротеидов, из которых в дальнейшем образуются субъединицы рибосом. Здесь происходит синтез рРНК (рибосомальной РНК).

Хроматин следует считать главным компонентом ядра. В нем заключена наследственная информация, которая передается при каждом делении клетки, а также реализуется в процессе жизнедеятельности самой клетки. Хроматин ядра клетки состоит их хроматиновых нитей. Каждая хроматиновая нить соответствует одной хромосоме, которая образуется из нее путем спирализации.

Из многочисленных свойств и функций ядерной оболочки следует подчеркнуть ее роль как барьера, отделяющего содержимое ядра от цитоплазмы и активно регулирующего транспорт макромолекул между ядром и цитоплазмой. Другой важной функцией ядерной оболочки следует считать ее участие в создании внутриядерной структуры.

Строение и химический состав хромосом.

Хромосомы – это самовоспроизводящиеся органоиды клеточного ядра, являющиеся носителями генов и определяющие наследственные свойства клеток и организмов. Основная функция хромосом – хранение, воспроизведение и передача генетической информации при размножении клеток и организмов. Хромосомы эукариотических клеток состоят в основном из ДНК и белков, которые образуют нуклеопротеиновый комплекс. Белки составляют значительную часть состава хромосом (65%). Все хромосомные белки разделяют на гистоновые и негистоновые [7].

Гистоновые белки, или гистоны – это белки, богатые остатками аргинина и лизина, определяющими их щелочные свойства. Гистоны присутствуют в ядрах в виде комплекса с ДНК. Они выполняют две важные функции – структурную и регуляторную. Структурная функция заключается в том, что они обеспечивают пространственную организацию ДНК в хромосомах и играют важную роль в ее упаковке. Регуляторная функция гистоновых белков состоит в регуляции синтеза нуклеиновых кислот (как ДНК, так и РНК).

Негистоновые белки представлены большим количеством молекул, которые разделяют более чем 100 функций. Среди этих белков есть ферменты, ответственные за репарацию, репликацию, транскрипцию и модификации ДНК. Помимо ДНК и белков в составе хромосом обнаружены небольшие количества РНК, липидов, полисахаридов и ионы металлов.

Морфологию хромосом изучают во время митоза методом микроскопии. В этот период хромосомы максимально спирализованы. В первой половине митоза хромосомы состоят из двух одинаковых по форме структурных и функциональных элементов, называемых хроматидами, которые соединены между собой в области первичной перетяжки. В месте первичной перетяжки расположена центромера – особым образом организованный участок хромосомы, общий для обоих сестринских хроматид.

Во второй половине митоза происходит деление центромеры и отделение хроматид друг от друга. Из них образуются однонитчатые дочерние хромосомы, распределяющиеся между дочерними клетками. Для каждой хромосомы положение центромеры строго постоянно.

В некоторых растительных клетках и всех животных клетках находится характерно окрашиваемая часть цитоплазмы, которую называют центросомой или клеточным центром. В состав центросомы входит пара центриолей, расположенных под прямым углом друг к другу (рис. 4).

 

Рисунок 4. Составные части материнской и дочерней центриоли

 

Стенка центриоли образована   27 микротрубочками, сгруппированными в 9 триплетов. Пару центриолей иногда называют диплосомой. В каждой диплосоме одна центриоль зрелая, материнская, другая – незрелая, дочерняя, является уменьшенной копией материнской [5].

Митохондрии – это органоиды эукариотической клетки, обеспечивающие организм энергией. Форма и размеры митохондрий очень разнообразны. Обычный диаметр митохондрий от 0,2 до 1 мкм, длина достигает 10-12 мкм. Число митохондрий в различных клетках варьирует в широких пределах – от 1 до 10⁷. Митохондрия имеет две мембраны – наружную и внутреннюю, между которыми расположено межмембранное пространство.

Основная функция митохондрии – синтез АТФ, т. е. образование энергии – около 95% в животной клетке и чуть меньше – в растительной, специфических белках и стероидных гормонах.

Рибосома – органоид клетки, осуществляющий биосинтез белка. Представляет собой рибонуклеопротеиновую частицу диаметром 20-30 нм. В прокариотической клетке около 10 тыс. рибосом, а в эукариотической – 50 тыс. Рибосомы состоят из двух субчастиц – большой и малой. В цитоплазме клетки рибосома связывается с мРНК и осуществляет синтез белка.

Лизосома – органоид клеток животных и грибов, осуществляющий внутриклеточное пищеварение. Местом формирования лизосом является комплекс Гольджи. Внутри лизосом содержится более 20 различных ферментов. В клетке обычно находятся десятки лизосом.

Пластиды – это органоиды эукариотической растительной клетки. Каждая пластида ограничена двумя элементарными мембранами. Пластиды разнообразны по форме, размерам, строению и функции. По различной окраске различают хлоропласты, хромопласты и лейкопласты. Обычно в клетке встречается только один из перечисленных пластид. Каждая клетка содержит несколько десятков хлоропластов, в каждом из которых находится 10-60 копий ДНК.

Жгутик – органелла движения ряда простейших. В клетке бывает 1-4 жгутика, а редко и более. Жгутик эукариотической клетки – это вырост толщиной около 0,25 мкм и длиной 150 мкм, покрытый плазматической мембраной. Как и другие органеллы, жгутик имеет сложную структуру. Движутся жгутики, в отличие от ресничек, волнообразно. Ресничка – органелла движения или рецепции у клеток животных и некоторых растений. Движутся реснички обычно маятникообразно.

Цитоплазма клетки состоит из цитоплазматического матрикса и органоидов. Цитоплазматический матрикс заполняет пространство между клеточной мембраной, ядерной оболочкой и другими внутриклеточными структурами. Химический состав цитоплазматического матрикса разнообразен и зависит от выполняемых клеткой функций, а также образует внутреннюю среду клетки и объединяет все внутриклеточные структуры, обеспечивая их взаимодействие.

Клеточные включения – это компоненты цитоплазмы, представляющие собой отложения веществ, временно выведенных из обмена, и конечных его продуктов. Особый вид клеточных включений – остаточные тельца – продукты деятельности лизосом [4; 8].

Естественная гибель клетки (апоптоз).

Апоптоз – регулируемый процесс программируемой клеточной гибели, в результате которого клетка распадается на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной. Фрагменты погибшей клетки обычно очень быстро фагоцитируются макрофагами либо соседними клетками, минуя развитие воспалительной реакции.

К сожалению, до сих пор процесс естественной гибели клеток до конца не изучен. Известно, что в клетке из-за блокирования ферментов прекращается синтез белка, а нет белка – нет и жизни. Морфологически апоптоз характеризуется разрушением ядра и цитоплазмы. «Осколки» погибшей клетки поглощаются и перерабатываются специальными клетками иммунной системы – фагоцитами. Но ведь клетки могут погибнуть и под воздействием случайных факторов (механических, химических и любых других). Случайная гибель клеток (а также ткани, органа) в биологии называется некрозом. Важно то, что естественная клеточная гибель (апоптоз) в отличие от некроза не вызывает воспаления в окружающих тканях [5].

В организме запрограммированная клеточная гибель выполняет функцию, противоположную митозу (делению клетки), и, тем самым, регулирует общее число клеток в организме. Апоптоз играет важную роль в защите организма при вирусных инфекциях. В частности, иммунодефицит при ВИЧ-инфекции определяется нарушениями в контроле апоптоза.

Заключение

В этой статье рассмотрена лишь обобщенная информация о строении растительных и животных клеток. На Земле много живых организмов, но только одна Жизнь: один генетический код, схожее клеточное строение, несколько десятков общих генов. Клетка имеет сложную внутреннюю организацию и специфическое взаимодействие органелл в процессе жизнедеятельности, является элементарной единицей полноценной живой системы. Клетка – это наименьшая самовоспроизводящаяся единица жизни, на уровне клетки протекают рост и развитие, размножение клеток, обмен веществ и энергии. Она является морфологической и физиологической структурой, элементарной единицей растительных и животных организмов. В многоклеточном организме протекающие процессы складываются из совокупности координированных функций его клеток. Без клетки, вне клетки и с разрушением клетки жизнь прекращается. Клетка – это Жизнь!

 

Список литературы:
1. Ахундова Э.М., Салаева С.Д. Генетика: вопросы и ответы. – Баку, 2019. – 381 с.
2. Гринев В.В. Генетика человека. – Минск: БГУ, 2006. – 131 с.
3. Гусейнова Н.Т. Цитология: Учебник. – Баку, 2018. – 224 с.
4. Курчанов Н.А. Генетика человека с основами общей генетики: Учебное пособие. – СПб.: СпецЛит, 2005. – 185 с.
5. Стволинская Н.С. Цитология / Н.С. Стволинская. – М.: Прометей, 2012. – 208 с.
6. Цаценко Л.В., Бойко Ю.С. Цитология. – Ростов-н/Д: Феникс, 2009. – 186 с.
7. Ченцов Ю.С. Введение в клеточную биологию. – М.: Академкнига, 2004. – 495 с.
8. Ченцов Ю.С. Общая цитология: Учебник. – М.: МГУ, 1984. – 442 с.

 

Презентация для 5 класса по биологии на тему:» Строение клетки»

Просмотр содержимого документа
«Презентация для 5 класса по биологии на тему:» Строение клетки»»

СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ

Презентация по биологии для 5 класса

Выполнил Орлов Александр

ученик 5 А класса МБОУ СОШ № 3

г. Родники Ивановской области

Клетка (в биологии) — элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов(кроме вирусов, о которых нередко говорят как о неклеточных формах жизни), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию.

Строение клетки:

• оболочка с порами
• мембрана
• цитоплазма
• ядро с ядрышком
• вакуоль
• хлоропласты

Оболочка – это защита клетки, а поры в оболочке нужны для поступления питательных веществ в клетку.

Мембрана — это тонкая плёночка, которая регулирует поступление веществ в клетку.

Ядро с ядрышком регулирует процессы жизнедеятельности клетки и переносят наследственную информацию.

Вакуоль – это полость, заполненная клеточным соком: водой, с растворёнными в ней сахарами и другими органическими и неорганическими веществами, также вакуоль соде6ржит красящие вещества-пигменты, придающие клеткам окраску.

Хлоропласты — это красящие вещества, которые придают цвет растению и всем живым веществам. Хлоропласты играют важную роль в питании клетки растений. В них протекает фотосинтез.

Клетки

Мякоти арбуза

Скорлупы ореха

Жгучих волосков листьев

Окраска , форма и размеры клеток разных органов растений очень разнообразны.

Количество в клетках вакуолей , пластид, толщина оболочки, расположение внутренних составляющих клетки сильно варьирует и зависит от того , какую функцию выполняет клетка в организме растения.

Используемая литература :

В.В.Пасечник «Биология 5 класс».

БИОЛОГИЯ СТВОЛОВОЙ КЛЕТКИ

Изучение стволовых гемопоэтических клеток всегда являлось краеугольным камнем фундаментальной гематологии. Однако достаточно четкое представление о стволовой клетке, как о способной к длительному самоподдержанию и дифференцировке в клетки любой кроветворной линии было получено лишь в 50-е гг. 20 века.

Работы, посвященные трансплантации гемопоэтических предшественников облученным мышам, позволили не только предположить существование стволовой клетки, но и дали толчок к развитию современной иерархической системы кроветворения. Изучение свойств по-прежнему во многом загадочной клетки-родоначальницы гемопоэза продолжается до сих пор.

В течение последних 10 лет интерес к исследованию особенностей биологии стволовой клетки необычайно возрос. Публикации, посвященные так называемой «пластичности» гемопоэтической стволовой клетки, а также работы по изучению клеток кроветворного микроокружения дали развитие качественно новому этапу не только фундаментальной гематологии, но и клеточной биологии в целом.

Благодаря этому, ранее фантастические проекты по выращиванию искусственных органов и тканей станут реальностью в недалеком будущем.

Статьи по биологии стволовой клетки:

Магнитно-резонансная томография (МРТ) мезенхимальных стволовых клеток (МСК), стремящихся в легочные метастазы, с использованием биосовместимых магнитных наночастиц
Loebinger MR, Kyrtatos PG, Turmaine M, Price AN, Pankhurst Q, Lythgoe MF, Janes SM

Частота общеклонального происхождения мультифокальных раков легкого
Wang X, Wang M, MacLennan GT, Abdul-Karim FW, Eble JN, Jones TD, Olobatuyi F, Eisenberg R, Cummings OW, Zhang S, Lopez-Beltran A, Montironi R, Zheng S, Lin H, Davidson DD, Cheng L

Зависящее от концентрации угнетение ангиогенеза стволовыми мезенхимальными клетками (МСК)
Otsu K, Das S, Houser SD, Quadri SK, Bhattacharya S, Bhattacharya J

Применение ингибитора гистон ацетилазы для снижения VLA-4 адгезии гематопоэтических и лейкемических бластных клеток при остром бластном лейкозе
Mahlknecht U, Schönbein C

CAGE: метод полногеномной идентификации стартовых сайтов транскрипции

Cap Analysis Gene Expression — это технология, сфокусированная на анализе 5 ‘последовательности, захватывая 5’ конец РНК с кэпом,
, первоначально разработанная RIKEN в 2003 году (Shiraki et al. , 2003). Последовательность TTSS довольно информативна, так как вы можете найти
соответствующей промоторной последовательности (расположенной рядом с ней) и, таким образом, вы также можете предсказать регуляцию транскрипционного фактора (TF) для каждого транскрипта.

Далее мы объединили этот метод с методами секвенатора следующего поколения и нам удалось создать точную высокопроизводительную технологию для профилирования и количественной оценки сайтов начала транскрипции (TSS) (Maeda et al, 2008; Suzuki et al, 2009; Takahashi et al, 2012; Kanamori -Katayama et al, 2011).Для образцов, дающих нанограммы общей РНК (в диапазоне от 1 до 10 000 клеток), мы разработали nanoCAGE (Plessy et al. , 2010). Этот метод лег в основу нашего метода «C1 CAGE» для анализа отдельных клеток.

Подробнее о nanoCAGE см. ЗДЕСЬ

.

Технологии CAGE позволяют нам определять TSS в высоком разрешении, а также количественную оценку транскрипта, предсказание промотора, предсказание использования TF и ​​идентификацию энхансера. Например, используя метод CAGE, Haberle et al (2014) выявили, что одна промоторная последовательность индуцирует инициацию транскрипции из двух разных TSS.Используя эту технологию CAGE, международный консорциум FANTOM5 на базе RIKEN идентифицировал промоторы (Консорциум FANTOM и др., 2014) в 975 образцах человека и 399 образцах мышей, включая первичные клетки, ткани и линии раковых клеток, с помощью одномолекулярного секвенирования.

Из этих наборов данных транскрибируемые энхансеры были также идентифицированы в клетках человека (Andersson et al, 2014).
Дальнейший анализ этих наборов данных CAGE привел к открытию, что сначала происходит транскрипция на энхансерах, затем
транскрипция факторов транскрипции и, наконец, генов, которые не являются факторами транскрипции (Arner, et al, 2015).

UCLA iGEM представляет проект белковой клетки на соревнованиях по синтетической биологии

В исходной версии этой статьи неверно указано, что команда разработала оптимизированную систему транспортировки лекарств. Фактически, в настоящее время она занимается разработкой системы.

Студенты записывали уравнения на белой доске, вычисляя числа, пытаясь найти правильную концентрацию каждого реагента. Команда использовала компьютерное моделирование, чтобы изменить модель белка, скрученную массу синих, желтых, оранжевых и зеленых спиралей и петель, в рамках подготовки к Международному конкурсу генно-инженерных машин в Бостоне, который начался в четверг.

На этой неделе UCLA iGEM представляет протеиновые клетки, новый проект, который может быть разработан для доставки лекарств в определенные части тела.

UCLA iGEM — это команда студентов, созданная для участия в ежегодном конкурсе iGEM , где 259 команд университетских и старших классов представляют свои проекты по синтетической биологии. Команда объединяет исследования из разных областей, таких как биотехнология, биохимия и молекулярная биология, для создания новых биологических устройств или систем.

«Как синтетические биологи, мы почти как те сумасшедшие ученые, которых вы можете себе представить», — сказал Дэвид Яо, основатель UCLA iGEM и бывший студент-невролог.«Нам действительно любопытно, насколько мы можем возиться с вещами и манипулировать природой».

После прошлогоднего шелкового проекта , который включал паучий шелк в ткани и поддерживающие ткани структуры, команда теперь работает над манипулированием белками, чтобы улучшить транспортировку лекарств в организме.

После того, как один из участников высказал идею о работе с подобными клетке архитектурами в отдельной лаборатории, команда проголосовала за аналогичный проект. Под руководством Шри Косури, научного руководителя и доцента кафедры химии и биохимии, группа из 13 студентов бакалавриата разрабатывает оптимизированную систему транспортировки лекарств, поскольку она может применяться в медицине.

Обычная неадресная доставка лекарств может разрушать сгустки по всему телу, что может привести к опасной для жизни кровопотере. По словам Яо, команда разрабатывает протеиновую клетку, которая будет открываться и высвобождать лекарство только при воздействии подходящей среды, избегая возможных негативных побочных эффектов.

«Это прекрасный процесс создания биологической оболочки для вашего лекарства», — сказал Тайлер Ли, студент четвертого курса биоинженерии и вернувшийся член.«Это не просто доставка лекарств, но и адресная доставка лекарств».

Команда стремится создать участок расщепления тромбина в белковой клетке, который нейтрализует действие тромбина, естественного фермента, участвующего в свертывании крови, и разрушает сгустки в определенных частях тела.

«Тромбин уже имеет большое значение, — сказал Ли. « Болезни сердца и инсульт являются основными причинами смерти, а тромбы в артериях являются причиной сердечных заболеваний и инсультов. У него так много приложений.”

Филип Нгуен, студент четвертого курса биохимии и главный координатор проекта по белковой клетке, обеспокоен тем, что источники финансирования могут иссякнуть, если команда не принесет ощутимых результатов. В этом году для проекта потребуется около 25 000 долларов США.

Команда провела кампанию Spark и собрала около 75 процентов запланированного финансирования.

Поскольку команда состоит из студентов, планирование и решение проблем выполняются без особой профессиональной помощи, — сказал Ли.

«Когда ты заблудился, никто не сможет тебе помочь», — сказал Нгуен. «Большая часть проекта была реализована методом проб и ошибок. Мне приходилось делать что-то снова и снова, пока я не понял, что это правильно ».

Типичная неделя для студентов iGEM включает в себя работу с другими членами команды для устранения проблем, проведение конференций по Skype с руководителями потенциальных спонсоров, таких как Bolt Threads — технологическая компания, которая также работает с паутинным шелком, — и встречи каждые две недели, чтобы держать участников в курсе последних событий. о ходе реализации проекта.

«За миллиарды лет клетки создали (создали) очень элегантные решения», — сказал Яо.«Мы пытаемся взломать эти решения и использовать их для наших целей, черпая вдохновение в природе и используя ее строительные блоки. Природа уже проделала большую работу ».

Победители конкурса будут объявлены 28 сентября, в последний день конкурса.

CAGE: экспрессия гена, аналогичного хроматину

ACS Synth Biol. Авторская рукопись; доступно в PMC 2019 3 января.

Опубликован в окончательной отредактированной форме как:

PMCID: PMC6317516

NIHMSID: NIHMS1003845

Реза М.Zadegan

^† Micron School of Materials Science & Engineering

William L. Hughes

^† Micron School of Materials Science & Engineering

^‡ Колледж инноваций и дизайна, Государственный университет Бойсе, Бойсе, Айдахо 83725 , США

^† Micron School of Materials Science & Engineering

^‡ College of Innovation + Design, Государственный университет Бойсе, Бойсе, Айдахо 83725, США

Окончательная отредактированная версия этой статьи доступна на сайте ACS Synth Biol См. Другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья.

Abstract

Самособирающиеся нуклеиновые кислоты выполняют биологическую, химическую и механическую работу в наномасштабе. Молекулярные машины на основе ДНК были разработаны здесь для выполнения работы, реагируя со специфическими для рака миметиками miRNA, а затем регулируя экспрессию гена in vitro путем настройки активности РНК-полимеразы. Поскольку продукция РНК топологически ограничена, машины демонстрируют экспрессию генов, аналогичных хроматину (CAGE). Благодаря модульным и настраиваемым конструктивным особенностям CAGE имеет потенциал для применения в молекулярной биологии, синтетической биологии и персонализированной медицине.

Ключевые слова: CAGE, молекулярная машина, экспрессия генов, регуляция РНК-полимеразы

Graphical Abstact

Во время экспрессии генов код ДНК с основанием 4 транскрибируется в код РНК с основанием 4, который, в свою очередь, транслируется в код белка base-21. Продукты первичных и вторичных генов (то есть РНК и белки) регулируются механизмами, которые увеличивают или уменьшают их производство. ^1,2 Топология ДНК — фундаментальный механизм контроля транскрипции генов. ^3,4 Например, транскрипция Mycoplasma genitalium сильно регулируется изменениями суперспирализации генов. ⁵ Другие примеры включают регуляцию доступности промоторных и / или операторных областей у прокариот, ^5,6 , а также регуляцию реаранжировки гистонов и хроматина у эукариот. ⁴ На сегодняшний день многочисленные эксперименты показали регуляцию генов с использованием синтетических малых молекул, ^7,8 siRNA, ^9,10 вирусных векторов, ^11–13 бактериальных векторов, ¹⁴ и наночастиц. ^15,16 Хотя сообщалось о синтетических путях, которые считывают и записывают нуклеиновые кислоты с помощью транскрипционных и / или посттранскрипционных факторов, ^17–24 некоторые из них контролируются топологическими изменениями в структуре ДНК. ^25,26

Помимо биологии, нанотехнология структурной ДНК ^27,28 «рациональный дизайн, синтез и характеристика комплексов, находящихся в термодинамическом равновесии», демонстрирует повышенный топологический контроль с использованием нуклеиновых кислот. ²⁹ Топологический контроль осуществляется посредством молекулярной самосборки ДНК оригами ³⁰ и / или кирпичиков. ³¹ В качестве молекулярного холста, структурные приложения включают организацию органических ³² и неорганических ³³ материалов в наномасштабе для фотоники, ^34–38 экситоники, ^39–41 и производство полупроводников. ^42–44 Для сравнения, динамическая нанотехнология ДНК — это рациональный дизайн, синтез и характеристика систем, которые далеки от равновесия, с использованием таких методов, как опосредованное зацеплением смещение цепи, ^45–48 химические реакции, ^{49– 51} и светоиндуцированные реакции. ^52,53 Основные приложения включают молекулярные вычисления, ⁵⁴ сети химических реакций, ^55–59 и молекулярные машины. ^60,61 Когда структурные и динамические атрибуты ДНК полностью интегрированы, наноструктуры могут выполнять программируемые изменения состояния, такие как фазовые преобразования и / или механические преобразования. Новые возможности для интеграции включают молекулярную биологию, ⁶² синтетическую биологию, ⁶³ молекулярные вычисления, ^64–67 и персонализированную медицину, ⁶⁸ , которые становятся возможными благодаря способности наноструктур ДНК воспринимать, ^69,70 анализировать, ^64,71–80 регулируют, ⁸¹ и транспортируют ^82,83 нуклеиновые кислоты и небольшие молекулы.

Перспективным применением динамических наноструктур ДНК в синтетической биологии является управление биологическими процессами. В качестве трех доказательств концепции сообщалось о инкапсулировании терапевтических агентов для доставки лекарств, ^84,85 фрагментов антител для стимуляции передачи клеточных сигналов, ⁸⁶ и активных ферментов, которые должны быть доставлены в клетки HEK ⁸⁷ , с использованием ДНК-оригами. Кроме того, при интеграции в ДНК-оригами ферментативная активность и протеазозависимая деградация белков были соответственно усилены и подавлены. ⁸⁸ Однако до настоящего времени динамические наноструктуры ДНК не были полностью использованы для манипуляций с генами.

В этом отчете регуляция активности РНК-полимеразы Т7 была достигнута путем модулирования доступности ⁸⁹ промоторных областей гена в наноструктурах ДНК с использованием опосредованного пальцами смещения цепи. ⁸⁰ Выдуманная экспрессия гена, аналогичного хроматину, CAGE похож на троянского коня, потому что он и скрывает, и защищает свою полезную нагрузку от внешних сил до того, как выпустить ее в окружающую среду.Основываясь на доступности и стабильности информации в хроматине, функция CAGE следует его структуре. Например, его полезная нагрузка преднамеренно разработана для обеспечения возможности манипулирования неинтегрируемыми генами, что жизненно важно, когда риски, связанные с редактированием генов (т. Е. Подстановкой и перетасовкой доменов), значительны. ⁹⁰

В качестве прототипов для этого исследования аппараты CAGE обнаружили ДНК-имитаторы определенных miRNA, которые сигнализируют о раке легких. ДНК-имитаторы были смоделированы на основе miRNA аденокарциномы легких, названных hsa-miR-191 и hsa-miR-212. ⁹¹ После обнаружения генетическая полезная нагрузка была высвобождена из CAGE, которые затем инициировали транскрипцию РНК определенных фрагментов ДНК, называемых генными кассетами. Высвобождение полезных нагрузок контролировали с помощью резонансной передачи энергии Фёрстера (FRET) между двумя красителями, по одному на каждой CAGE, а второй прикреплен к их соответствующим полезным нагрузкам. Транскрипцию кассет генов контролировали с помощью гель-электрофореза и КПЦР. Детальный дизайн, структурная целостность и доступность информации CAGE описаны ниже.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Три итерации дизайна CAGE были сконструированы из блоков ДНК или ДНК оригами, все из которых способны интегрировать кассету генов (вспомогательная информация S1, S2). Хотя их механические структуры почти идентичны, их молекулярные структуры и полезные нагрузки уникальны. С небольшими изменениями в своих основных библиотеках каждый CAGE может вмещать произвольную генную кассету. Следует отметить, что независимо от конструкции, процесса сборки и полезной нагрузки, геометрия и функциональность машин очень похожи.

Структура каждого CAGE включает восемь ядерных спиралей ДНК, которые самоорганизуются в квадратную решетку, которая скрывает и защищает область промотора (). Промотор расположен на захваченной цепи (), который также включает (i) генную кассету, которая является внешней по отношению к CAGE, (ii) универсальный линкер, который связывает генную кассету с захваченной цепью, используя сайт рестрикции Bgl II. и (iii) два сайта обнаружения, специфичных для последовательности, для миметиков miRNA, которые высвобождают захваченную цепь из машины CAGE.Сайт рестрикции — это место, где генетический контент прививается в захваченную цепь во время синтеза до или после CAGE (вспомогательная информация S2). Кроме того, сайты обнаружения miRNA являются модульными, и для их изменения заменяются якорные нити. Области обнаружения имеют опоры с семью основаниями, которые управляют реакциями смещения цепи вперед между имитаторами miRNA и их соответствующей захваченной цепью (и поддерживающей информацией S3), высвобождая захваченную цепь из CAGE. Хотя в этом отчете было разработано, синтезировано и протестировано несколько CAGE, здесь представлен репрезентативный набор данных.Дополнительные наборы данных CAGE см. Во вспомогательной информации.

(a) Общая иллюстрация CAGE, включая ее общую структуру и работу. (b) Захваченная цепь содержит кассету генов, которая является внешней по отношению к CAGE. Другие сегменты захваченной цепи включают универсальный линкер, который соединяет генную кассету с захваченной цепью, используя сайт рестрикции для фермента Bgl II, два сайта, специфичных для последовательности, для миметиков miRNA, которые высвобождают захваченную цепь из CAGE, T7. Промотор РНК-полимеразы и краситель Cy3.(c) Поперечное сечение, когда захваченная нить интегрирована (вверху) и высвобождена из (внизу) КЛЕТКИ. FRET максимизируется и минимизируется, когда захваченная нить интегрируется в структуру и высвобождается из нее, соответственно. (d) Миметики miRNA инициируют опосредованное пальцем смещение захваченной цепи в доменах a ‘и f’, что освобождает якорные цепи. Мимики были смоделированы на основе микроРНК, специфичных для аденокарциномы легких, названных hsa-miR-191 и hsa-miR-212. ⁹¹ Для шкалы в части d каждая пунктирная линия в областях 1 и 2 представляет четыре основания.

Для FRET красители Cy5 и Cy3 были прикреплены к одной ядерной спирали CAGE и выше промоторной области на захваченной цепи, соответственно (). Когда захваченная нить интегрируется в CAGE (неактивное состояние), красители оказываются проксимальными и вызывают эффективный FRET. Когда захваченная цепь высвобождается из CAGE (активированное состояние), расстояние между красителями увеличивается, эффективность FRET снижается, и промоторная область становится доступной для РНК-полимеразы (и поддерживающей информации S4, S5).Активация CAGE достигается за счет использования миметиков miRNA или их соответствующих цепей РНК (вспомогательная информация S4, S5). Напротив, замена имитаторов некомплементарными фиктивными цепями ДНК или РНК не оказывала значительного влияния на силу сигнала FRET и не высвобождала захваченную цепочку, делая CAGE неактивным (вспомогательная информация S4).

Для регуляции транскрипции РНК-полимеразу Т7 добавляли в буферный раствор с активированными и неактивными машинами CAGE и проводили исследование, зависящее от времени.После дезактивации РНК-полимеразы ДНКаза расщепляла ДНК, и проводили электрофорез в акриламидном геле для характеристики продукции РНК. Доступность промоторной области, когда захваченная цепь высвобождается из машины CAGE, приводит к транскрипции генной кассеты и, следовательно, к продукции целевой РНК. Напротив, недоступность промоторной области, когда захваченная цепь интегрируется в машину CAGE, приводит к подавлению продукции РНК. Поскольку эффективная транскрипция РНК из активированной машины вызвала помутнение реакционной среды, различия в общей продукции РНК между неактивным и активированным CAGE были видны невооруженным глазом и при окрашивании красителем SYBR Safe ().Гель-электрофорез подтвердил, что эффективность транскрипции активированного CAGE выше, чем неактивного CAGE (). При статистическом сравнении интенсивности полос активированных образцов также были больше, чем неактивных образцов (и подтверждающая информация S6).

Репрезентативный анализ производительности машины CAGE в транскрипции РНК. (а) Изображение слева: мутный раствор (пробирка 2; активированная машина CAGE) содержит большее количество РНК. Изображение справа: образцы окрашены SYBR Safe.Пробирка 1 представляет РНК, транскрибируемую из CAGE в неактивном состоянии (в присутствии фиктивных цепей ДНК). Пробирка 2 представляет РНК, транскрибируемую из CAGE в активированном состоянии (когда присутствовали миметики miRNA). (b) Изображение полученной РНК после гель-электрофореза во время исследования. Контрольный образец содержал РНК, полученную в результате 120-минутной реакции из несобранной захваченной цепи. (c) Расчетные относительные сигналы полос гель-электрофореза во временном исследовании. Относительные сигналы рассчитывали как относительный сигнал = (интенсивность сигнала в данной полосе) / (интенсивность сигнала для полосы контрольного образца (захваченная цепь)).(d) Регулировка транскрипции РНК была настроена в зависимости от концентрации миметиков miRNA. Относительную концентрацию миметиков miRNA выбирали по сравнению с концентрацией машины CAGE. (e) Эффективная активация продукции РНК зависит от опосредованного носком высвобождения захваченной цепи. Короткие миметики miRNA не содержали комплементарных последовательностей в местах расположения сайтов обнаружения miRNA и не могли эффективно активировать реакцию транскрипции РНК. Относительные активности RNAP для каждой реакции на панелях d и e вычисляли по сравнению с наибольшим количеством РНК, продуцируемой в каждом эксперименте (темно-зеленые столбцы).

Активация CAGE является функцией концентрации миметиков miRNA и, следовательно, регулируется. Например, с уменьшением концентрации миметика уменьшается и транскрипция РНК (вспомогательная информация S7). Устранение мимических лапок последовательно подавляло смещение цепи, активацию CAGE и продукцию РНК (). Модульность была продемонстрирована благодаря успешной работе независимых CAGE (вспомогательная информация S6), каждая из которых обладает уникальной кассетой генов.

Для количественной оценки транскрибированной РНК была проведена кПЦР на основе зонда и рассчитана скорость каждой реакции.Кроме того, кПЦР на основе зонда использовалась для оценки специфичности транскрипции РНК и продемонстрировала, что были произведены правильные целевые транскрипты. Относительную активность РНК-полимеразы для каждого набора экспериментальных данных рассчитывали по сравнению с активностью фермента в контрольном образце. На протяжении всего исследования относительная активность РНК-полимеразы активированных CAGE была значительно выше, чем у неактивных машин (и вспомогательная информация S8). Рассчитанная скорость транскрипции РНК для активированных и неактивных CAGE составила 2.19 × 10 ⁻¹⁶ M s ⁻¹ и 3.53 × 10 ⁻¹⁹ M s ⁻¹ соответственно. Хотя транскрипция генной кассеты для неактивного CAGE была значительно ниже, реакция утечки была нетривиальной. Предполагаемые источники утечки — это высвобождение захваченных цепей из деформированных и / или поврежденных клеток CAGE во время синтеза, очистки и / или пипетирования.

Анализ qPCR транскрипции РНК для неактивных и активированных машин CAGE в ходе исследования времени. Полученную РНК подвергали обратной транскрипции в кДНК, и кПЦР выполняли для количественного определения количества транскрибированной РНК.Однажды захваченная цепь отделяется от CAGE, транскрипция кассеты целевого гена привела к увеличению продукции РНК на несколько порядков. Относительные активности рассчитывали как относительная активность РНП = количество РНК, продуцируемой в данный момент времени / количество РНК, продуцируемой для контрольного образца (захваченная цепь) за 120 мин.

ОБСУЖДЕНИЕ

Системы регуляции генов влияют на молекулярную биологию, синтетическую биологию и персонализированную медицину. ⁹² Представленный здесь CAGE был смоделирован как молекулярная машина для приложений in vitro .Подобно троянскому коню, CAGE скрывают и защищают свою полезную нагрузку от внешних сил, прежде чем отправить ее в среду. Благодаря доступности и стабильности информации в хроматине, CAGE являются потенциально безопасными альтернативами системам экспрессии вирусных и бактериальных генов. Из-за его условных атрибутов взаимодействия вне цели ограничены, а нежелательная экспрессия генов снижена. В отличие от обычных вирусных и бактериальных систем, наномашины CAGE способны обнаруживать нуклеиновые кислоты и регулировать гены.В качестве доказательства концепции условная транскрипция произвольных генов была достигнута в ответ на взаимодействие с миметиками miRNA аденокарциномы легких. Скорость транскрипции РНК была снижена в ~ 1000 раз между активированными и неактивными CAGE. Предлагаются дальнейшие исследования для (i) изучения эффективности in vivo CAGE и (ii) конъюгирования лигандов клеточного рецептора с CAGE в качестве платформы для специфической и целевой регуляции генов.

МЕТОДЫ

Принципы проектирования и конструкция CAGE

Машины CAGE были спроектированы аналогично ранее описанным отчетам. ^46,80 Структурные детали наноструктур были нарисованы с использованием caDNAno ⁹³ или NanoEngnieer. Окончательная геометрия спроектированных конструкций была проанализирована с использованием CanDo ⁹⁴ и Gromacs. ⁹⁵ Подробное описание процедуры проектирования можно найти в Поддерживающей Информации S1. Последовательности олигонуклеотидов были сконструированы с использованием NUPACK ⁹⁶ (вспомогательная информация S9). Олиго были заказаны в Integrated DNA Technologies (IDT), где химически модифицированные цепи ДНК были заказаны как очищенные с помощью ВЭЖХ.Список всех цепей ДНК, их последовательности и их роли описаны в Приложении с дополнительной информацией.

Конструкция, изменение конфигурации и FRET исследования CAGE

Машины CAGE были изготовлены путем смешивания олигонуклеотидов в буфере 1 × TAEM (1 × TAE; pH 8,0; 40 мМ MgCl ₂ ), нагревая смесь до 90 ° C. ° C в течение 1 мин и снижение температуры до 20 ° C в течение 60 часов. Очистку образцов проводили с использованием центробежного фильтра Amicon Ultra-0,5 100 кДа [EMD Millipore] (вспомогательная информация S2).Чтобы получить активированные или неактивные машины CAGE, 63 мкМ л ∼500 нМ CAGE-машины добавляли в пробирки Эппендорфа, содержащие 2 µ л ∼100 µ M имитаторов miRNA или фиктивных олигонуклеотидов ДНК, соответственно (вспомогательная информация S3 ). Смеси осторожно пипетировали вверх и вниз 15 раз. FRET-анализы были выполнены, как описано в другом месте ⁸⁰ и в дополнительной информации S4, с использованием флуорометра Fluoromax 3 [Horiba Jobin-Yvon]. Интенсивности сигналов при 494, 565 и 665 нм были записаны как эталоны для нормализации количества материалов для предшествующих реакций (вспомогательная информация S8).

In vitro транскрипция РНК , гель-электрофорез и qPCR

РНК-полимераза T7 была выбрана для исследований активности РНК-полимеразы, поскольку она коммерчески доступна, специфична для промотора, транскрибирует ниже промоторной области и требует двухцепочечной Промотор ДНК и его кофактор Mg ²⁺ . ⁹⁷ Он также имеет высокую точность воспроизведения с частотой ошибок 1 из 0,5 × 10 ⁴ баз. ⁹⁸ Из-за своего размера ― 6,1 нм в диаметре ⁹⁹ и 98.8 кДа с молекулярной массой ¹⁰⁰ Наше предположение заключалось в том, что фермент больше, чем поры CAGE размером ~ 3 нм и, следовательно, не может проникать в структуру для доступа к промотору. Транскрипцию РНК выполняли с использованием набора TranscriptAid T7 High Yield Transcription Kit [Thermo Fisher Scientific] или OPTIZYME T7 RNA Polymerase [BioReagents] в общем объеме 100 µ л, содержащем 10 µ L (∼4,8 пмоль) аппаратов CAGE, и 2 мкл л ингибитора РНКазы RiboLock [Thermo Fisher Scientific].Контрольные образцы состояли из несобранной захваченной цепи, которая содержала кассету гена и двухцепочечную промоторную область. Активность РНК-полимеразы запускалась либо инкубированием 15 аликвот смесей µ л при 37 ° C в течение 5, 15, 30, 60, 90 и 120 мин, либо взятием 15 µ л из 100 µ L смесей. которые инкубировали при 37 ° C в вышеупомянутые интервалы времени. Для контрольного образца транскрипцию РНК проводили в течение 120 мин реакции.Аликвоты на короткое время центрифугировали и немедленно переносили до -20 ° C. Чтобы дезактивировать РНК-полимеразу Т7, после того, как все аликвоты были готовы, пробирки нагревали при 80 ° C в течение 10 минут и быстро охлаждали до 4 ° C, после чего добавляли 1 мкл л ДНКазы I и 1 мкл Мкл ингибитора РНКазы RiboLock в каждую пробирку, инкубировали при 37 ° C в течение 30 минут и инкубировали при 75 ° C в течение 15 минут для инактивации ДНКазы I. Гель-электрофорез выполняли с использованием 20% акриламидного геля (вспомогательная информация S6).Для исследований кПЦР все образцы разбавляли в 2 раза и проводили реакцию обратной транскрипции для 10 мкл л образцов с использованием обратной транскриптазы Maxima [Thermo Fisher Scientific]. Образцы кДНК были дополнительно разбавлены в 1000 раз, и реакции qPCR на основе зондов были выполнены с использованием Luminaris Color Probe qPCR Master Mix [Thermo Fisher Scientific] в общем объеме 15 мкл л в системе LightCycler 96 [Roche Life Science ] (Вспомогательная информация S8).

БЛАГОДАРНОСТИ

Исследования, описанные в этом отчете, были частично поддержаны Фондом Микрон, Национальным институтом общих медицинских наук Национальных институтов здравоохранения (K25GM093233) и Национальным научным фондом (CMMI-1344915). Эта работа также была поддержана FAME, одним из шести центров STARnet, программы Semiconductor Research Corporation, спонсируемой MARCO и DARPA. Особая благодарность профессору Йоргену Кьемсу за его поддержку и предложения при разработке идеи проекта, а также докторуПолу Дэвису, доктору Наталье Халлстром, Кристоферу Грину, Джесси Шимпфу и Лаборатории поверхностных исследований штата Бойсе за их помощь.

Сноски

Примечания

Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих финансовых интересов.

ССЫЛКИ

(1) Cooper G (2000) Транскрипция у прокариот в клетке: молекулярный подход, 2-е изд., Sinauer Associates, Сандерленд, Массачусетс. [Google Scholar] (2) Спроул Д., Гилберт Н. и Бикмор В.А. (2005) Роль структуры хроматина в регуляции экспрессии сгруппированных генов.Nat. Преподобный Жене 6, 775–781. [PubMed] [Google Scholar] (3) Ли Б., Кэри М. и Уоркман Дж. Л. (2007) Роль хроматина во время транскрипции. Клетка 128, 707–719. [PubMed] [Google Scholar] (5) Dorman CJ (2011) Регулирование транскрипции с помощью суперспирализации ДНК в Mycoplasma genitalium: глобальный контроль в наименьшем известном самовоспроизводящемся геноме. Мол. Микробиол 81, 302–304. [PubMed] [Google Scholar] (6) Басби С. и Эбрайт Р. Х. (1994) Структура промотора, распознавание промотора и активация транскрипции у прокариот.Клетка 79, 743–746. [PubMed] [Google Scholar] (7) Gottesfeld JM, Neely L, Trauger JW, Baird EE и Dervan PB (1997) Регулирование экспрессии генов с помощью малых молекул. Природа 387, 202–205. [PubMed] [Google Scholar] (8) Hou P, Li Y, Zhang X, Liu C, Guan J, Li H, Zhao T, Ye J, Yang W, Liu K, Ge J, Xu J, Zhang Q, Zhao Y, и Deng H (2013) Плюрипотентные стволовые клетки, индуцированные из соматических клеток мышей с помощью соединений с малыми молекулами. Наука 341, 651–654. [PubMed] [Google Scholar] (9) Валенсия-Санчес М.А., Лю Дж., Хэннон Г.Дж. и Паркер Р. (2006) Контроль трансляции и деградации мРНК с помощью миРНК и миРНК.Genes Dev 20, 515–524. [PubMed] [Google Scholar] (10) Шах С., Соланки А., Сасмал П.К. и Ли К.Б. (2013) Доставка миРНК и малых молекул через один транспортный механизм для контроля дифференцировки стволовых клеток. Варенье. Chem. Soc 135, 15682–5. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (11) Кафри Т., Ван Прааг Х, Гейдж Ф. Х. и Верма И. М. (2000) Лентивирусные векторы: регулируемая экспрессия генов. Мол. Ther 1, 516–521. [PubMed] [Google Scholar] (12) Somers A, Jean JC, Sommer CA, Omari A, Ford CC, Mills JA, Ying L, Sommer AG, Jean JM, Smith BW, Lafyatis R, Demierre MF, Weiss DJ, French Д.Л., Гаду П., Мерфи Г.Дж., Мостославский Г. и Коттон Д.Н. (2010) Создание индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток, не содержащих трансгена, индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток с использованием одной кассеты вырезаемых лентивирусных стволовых клеток.Стволовые клетки 28, 1728–1740. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (13) Pang ZP, Yang N, Vierbuchen T., Ostermeier A, Fuentes DR, Yang TQ, Citri A, Sebastiano V, Marro S, Sudhof TC, and Wernig M (2011) ) Индукция человеческих нейрональных клеток определенными факторами транскрипции. Природа 476, 220–223. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (14) Clackson T (2000) Регулируемые системы экспрессии генов. Джин Тер 7, 120–5. [PubMed] [Google Scholar] (15) Феррейра Л., Карп Дж. М., Нобре Л. и Лангер Р. (2008) Новые возможности: использование нанотехнологий для манипулирования и отслеживания стволовых клеток.Стволовая клетка 3, 136–146. [PubMed] [Google Scholar] (16) Патель С., Юнг Д., Инь П. Т., Карлтон П., Ямамото М., Бандо Т., Сугияма Х. и Ли К. Б. (2014) NanoScript: искусственный фактор транскрипции на основе наночастиц для эффективной регуляции генов . САУ Нано 8, 8959–8967. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (17) Голуб Т.Р., Слоним Д.К., Тамайо П., Хуард С., Гаасенбек М., Месиров Дж. П., Коллер Х., Ло М.Л., Даунинг Дж. Р., Калиджури М.А., Блумфилд С.Д. и Ландер ES (1999) Молекулярная классификация рака: открытие классов и прогнозирование классов с помощью мониторинга экспрессии генов.Наука 286, 531–7. [PubMed] [Google Scholar] (18) Xie Z, Wroblewska L, Prochazka L, Weiss R, and Benenson Y (2011) Логическая схема на основе РНКи с множеством входов для идентификации конкретных раковых клеток. Наука 333, 1307–11.5 [PubMed] [Google Scholar] (19) Мэнсфилд Дж. Х., Харф Б. Д., Ниссен Р., Обенауэр Дж., Сринил Дж., Чаудхури А., Фарзан-Кашани Р., Цукер М., Паскинелли А. Е., Рувкун Г., Шарп П. А., Tabin CJ, and McManus MT (2004) MicroRNA-чувствительные «сенсорные» трансгены раскрывают Hox-подобные и другие паттерны, регулируемые развитием, экспрессии микроРНК позвоночных.Nat. Genet 36, 1079–83. [PubMed] [Google Scholar] (20) Brown BD, Gentner B, Cantore A, Colleoni S, Amendola M, Zingale A, Baccarini A, Lazzari G, Galli C и Naldini L (2007) Эндогенная микроРНК может широко использоваться для регулируют экспрессию трансгена в соответствии с тканью, происхождением и состоянием дифференцировки. Nat. Биотехнология 25, 1457–1467. [PubMed] [Google Scholar] (21) Wu C, Lin J, Hong M, Choudhury Y, Balani P, Leung D, Dang LH, Zhao Y, Zeng J и Wang S (2009) Комбинаторный контроль экспрессии суицидных генов с помощью тканеспецифический промотор и регуляция микроРНК для лечения рака.Мол. Ther 17, 2058–66. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (22) Culler SJ, Hoff KG и Smolke CD (2010) Перепрограммирование клеточного поведения с помощью контроллеров РНК, реагирующих на эндогенные белки. Наука 330, 1251–5. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (23) Макдональд И.К. и Динс Т.Л. (2016) Инструменты и приложения в синтетической биологии. Adv. Препарат доставки Rev 105, 20. [PubMed] [Google Scholar] (24) Боджар Д. и Фуссенеггер М. (2016) Лучшее из обоих миров: получение преимуществ от схем лечения млекопитающих и бактерий.Curr. Opin. Chem. Биол 34, 11–19. [PubMed] [Google Scholar] (25) Эндо М., Миядзаки Р., Эмура Т., Хидака К. и Сугияма Х. (2012) Система регуляции транскрипции, опосредованная механическим действием наноструктуры ДНК. Варенье. Chem. Soc 134, 2852–2855. [PubMed] [Google Scholar] (26) Ангелин А., Кассель О., Растегар С., Стрейл У. и Нимейер С.М. (2017) Функционализированные белком наноструктуры ДНК как инструменты для контроля транскрипции в эмбрионах рыбок данио. ХимияOpen 6, 33–39. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (29) Veneziano R, Ratanalert S, Zhang K, Zhang F, Yan H, Chiu W. и Bathe M (2016) Конструктор наноразмерных сборок ДНК, программируемых сверху вниз.Наука 352, 1534. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (30) Rothemund PWK (2006) Складывание ДНК для создания наноразмерных форм и узоров. Природа 440, 297–302. [PubMed] [Google Scholar] (32) Ван Д., Кейпхарт С.Л., Пал С., Лю М., Чжан Л., Шак П.Дж., Лю Й., Ян Х., Фрэнсис МБ и Де Йорео Дж.Дж. (2014) Иерархическая сборка плазмонных наноструктур с использованием Каркасы вирусного капсида на шаблонах ДНК оригами. САУ Нано 8, 7896–7904. [PubMed] [Google Scholar] (33) Такабаяси С., Кляйн В.П., Онодера С., Рапп Б., Флорес-Эстрада Дж., Линдау Е., Сноуболл Л., Сэм Дж. Т., Падилья Дж. Э., Ли Дж., Ноултон В. Б., Граугнард Е., Юрке Б. , Куанг В. и Хьюз В.Л. (2014) Изготовление с высокой точностью и высоким выходом плотных массивов наночастиц на ДНК-оригами в статистически независимых сайтах связывания.Наномасштаб 6, 13928–13938. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (34) Штейн И.Х., Штайнхауэр С. и Тиннефельд П. (2011) Четырехцветный FRET с одной молекулой визуализирует пути передачи энергии на ДНК-оригами. Варенье. Chem. Soc 133, 4193–4195. [PubMed] [Google Scholar] (35) Кузык А., Шрайбер Р., Фан З., Пардашер Г., Роллер Э. М., Хогеле А., Зиммель Ф. К., Говоров А. О. и Лидл Т. (2012) Самосборка хиральных плазмонных наноструктур на основе ДНК с индивидуальным оптическим откликом. Природа 483, 311–314. [PubMed] [Google Scholar] (36) Кляйн В.П., Шмидт К.Н., Рапп Б., Такабаяши С., Ноултон В.Б., Ли Дж., Юрке Б., Хьюз В.Л., Граугнард Э. и Куанг В. (2013) Волноводы по наночастицам оригами из мультискаффолда .Nano Lett 13, 3850–3856. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (37) Schreiber R, Do J, Roller EM, Zhang T, Schuller VJ, Nickels PC, Feldmann J, and Liedl T. (2014) Иерархическая сборка металлических наночастиц, квантовых точек и органические красители с использованием каркасов ДНК-оригами. Nat. Нанотехнологии 9, 74–78. [PubMed] [Google Scholar] (38) Хек К., Принц Дж., Дате А., Мерк В., Страник О., Фриче В., Кнайп Дж. И Лысый И. (2017) Золотые нанолинзы, самоорганизующиеся с помощью ДНК-оригами. ACS Photonics 4, 1123. [Google Scholar] (39) Pan K, Boulais E, Yang L, and Bathe M (2014) Структурная модель светособирающих свойств наноструктур нуклеиновых кислот.Нуклеиновые кислоты Res 42, 2159–2170. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (40) Кузык А., Шрайбер Р., Чжан Х., Говоров А.О., Лидл Т. и Лю Н. (2014) Реконфигурируемые трехмерные плазмонные метамолекулы. Nat. Матер 13, 862–866. [PubMed] [Google Scholar] (41) Кэннон Б.Л., Келлис Д.Л., Дэвис PH, Ли Дж., Куанг В., Хьюз В.Л., Граугнард Э., Юрке Б. и Ноултон В. ACS Photonics 2, 398–404. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (43) Гопинатх А., Миязоно Э., Фараон А. и Ротемунд PWK (2016) Разработка и картографирование излучения нанополостей с помощью точного размещения ДНК-оригами.Природа 535, 401–405. [PubMed] [Google Scholar] (44) Гопинат А. и Ротемунд PWK (2014) Оптимизированная сборка и ковалентное связывание наномассивов оригами из одномолекулярной ДНК. САУ Нано 8, 12030–12040. [PubMed] [Google Scholar] (45) Андерсен Е.С., Донг М., Нильсен М.М., Ян К., Субрамани Р., Мамдух В., Голас М.М., Сандер Б., Старк Х., Oliveira CLP, Педерсен Дж. С., Биркедал В., Бесенбахер Ф, Готельф. KV и Kjems J (2009) Самостоятельная сборка наноразмерной коробки ДНК с управляемой крышкой. Природа 459, 73–76. [PubMed] [Google Scholar] (46) Задеган Р.М., Джепсен М.Д., Томсен К.Э., Охольм А.Х., Шафферт Д.Х., Андерсен Э.С., Биркедал В. и Кьемс Дж. (2012) Конструирование переключаемого трехмерного блока ДНК на 4 зептолитра-оригами.САУ Нано 6, 10050–3. [PubMed] [Google Scholar] (47) Банерджи А., Бхатия Д., Саминатан А., Чакраборти С., Кар С. и Кришнан И. (2013). Контролируемое высвобождение инкапсулированного груза из ДНК-икосаэдра с помощью химического триггера. Энгью. Chem., Int. Эд 52, 6854–6857. [PubMed] [Google Scholar] (48) Srinivas N, Ouldridge TE, Šulc P, Schaeffer JM, Yurke B, Louis AA, Doye JPK и Winfree E (2013) О биофизике и кинетике смещения нити ДНК, опосредованного опорой на палец. Нуклеиновые кислоты Res 41, 10641. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (49) Брюцель Л.К., Герлинг Т., Седлак С.М., Уокер П.У., Чжэн В., Дитц Х. и Липферт Дж. (2016) Конформационные изменения и гибкость устройств ДНК Наблюдается методом малоуглового рентгеновского рассеяния.Nano Lett 16, 4871–4879. [PubMed] [Google Scholar] (50) Лю Дж., Ма Икс, Лей Ц., Сюэ Х, Вэй Т., Чжао Дж., Ли С. и Лян Х. Дж. (2016) Самособирающаяся наноструктура ДНК для целевого и контролируемого pH лекарства доставка для борьбы с резистентностью к доксорубицину. J. Mater. Chem. B 4, 3854–3858. [Google Scholar] (51) Чен Х, Чжан Х, Пан Дж., Ча Т.Г., Ли С., Андреасон Дж. И Чой Дж. (2016) Динамический и прогрессивный контроль конформации ДНК оригами путем модуляции спиральности ДНК с помощью химических аддуктов. САУ Нано 10, 4989–4996. [PubMed] [Google Scholar] (52) Dai Z, Tam DY, Xu H, Chan MS, Liu LS, Bolze F, Sun XH и Lo PK (2015) Конформационное изменение самоорганизующихся нанотрубок ДНК, вызванное двухфотонным действием Возбуждение.Небольшой 11, 4090–4096. [PubMed] [Google Scholar] (53) Кузык А., Ян И, Дуан Х, Столл С., Говоров А.О., Сугияма Х, Эндо М. и Лю Н. (2016) Трехмерная плазмонная наносистема, управляемая светом, которая передает движение молекул в обратимую хироптическую функцию. Nat. Сообщество 7, 10591. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (54) Адлеман Л. (1994) Молекулярное вычисление решений комбинаторных задач. Наука 266, 1021–1024. [PubMed] [Google Scholar] (55) Силиг Г., Юрке Б. и Уинфри Э. (2006) Катализированная релаксация метастабильной ДНК-топлива.Варенье. Chem. Soc 128, 12211–12220. [PubMed] [Google Scholar] (56) Чжан Д.Ю., и Винфри Э. (2008) Динамический аллостерический контроль реакций катализа нековалентной ДНК. Варенье. Chem. Soc 130, 13921–13926. [PubMed] [Google Scholar] (58) Хаттанус Х.М., Граугнард Э., Юрке Б., Ноултон В.Б., Куанг В., Хьюз В.Л. и Ли Дж. (2013) Улучшенное зондирование ДНК посредством каталитической агрегации наночастиц золота. Биосенс. Биоэлектрон 50, 382–386. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (60) Кей Э. Р., Ли Д. А. и Зербетто Ф. (2007) Синтетические молекулярные двигатели и механические машины.Энгью. Chem., Int. Эд 46, 72–191. [PubMed] [Google Scholar] (61) Бат Дж. И Турберфилд А.Дж. (2007) ДНК-наномашины. Nat. Нанотехнологии 2, 275–284. [PubMed] [Google Scholar] (62) Reif JH, and LaBean TH (2009) ДНК-нанотехнология и ее биологические приложения в биоинструментальных и наноразмерных интегрированных вычислениях, стр. 349–375, John Wiley & Sons, Inc. [Google Scholar] (64) Chen YJ, Dalchau N, Srinivas N, Phillips A, Cardelli L, Soloveichik D и Seelig G (2013) Программируемые химические контроллеры, сделанные из ДНК.Nat. Нанотехнологии 8, 755–762. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (65) Цянь Л., Винфри Э. и Брук Дж. (2011) Расчет нейронной сети с каскадами смещения цепей ДНК. Природа 475, 368–372. [PubMed] [Google Scholar] (66) Пей Р., Матаморос Э., Лю М., Стефанович Д. и Стоянович М. Н. (2010) Обучение молекулярного автомата игре. Nat. Нанотехнологии 5, 773–777. [PubMed] [Google Scholar] (67) Эльбаз Дж., Любашевски О., Ван Ф., Ремакл Ф., Левин Р. Д. и Виллнер I (2010) схемы вычисления ДНК с использованием библиотек субъединиц ДНКзима.Nat. Нанотехнологии 5, 417–422. [PubMed] [Google Scholar] (68) Амир Й., Бен-Ишай Э, Левнер Д., Итта С., Абу-Горовиц А. и Бачелет I. (2014) Универсальные вычисления с помощью роботов ДНК-оригами на живом животном. Nat. Нанотехнологии 9, 353–357. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (69) Тьяги С. и Крамер FR (1996) Молекулярные маяки: зонды, флуоресцирующие при гибридизации. Nat. Биотехнология 14, 303–308. [PubMed] [Google Scholar] (70) Чой Х.М.Т., Бек В.А., Пирс Н.А. (2014) Цепная реакция гибридизации следующего поколения in situ: более высокий выигрыш, более низкая стоимость, большая надежность.САУ Нано 8, 4284–4294. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (71) Elowitz MB, and Leibler S (2000) Синтетическая осцилляторная сеть регуляторов транскрипции. Природа 403, 335–338. [PubMed] [Google Scholar] (72) Мартин VJJ, Pitera DJ, Withers ST, Newman JD и Keasling JD (2003) Разработка мевалонатного пути в Escherichia coli для производства терпеноидов. Nat. Биотехнология 21, 796–802. [PubMed] [Google Scholar] (73) Basu S, Gerchman Y, Collins CH, Arnold FH, and Weiss R (2005) Синтетическая многоклеточная система для запрограммированного формирования паттернов.Природа 434, 1130–1134. [PubMed] [Google Scholar] (77) Анджеличи Б., Майланд Э., Хефлигер Б. и Бененсон И. (2016) Платформа синтетической биологии для обнаружения и интеграции эндогенных транскрипционных входов в клетки млекопитающих. Сотовый представитель 16, 2525–2537. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (78) Юрке Б., Турберфилд А.Дж., Миллс А.П., Зиммель Ф.К. и Нойманн Дж.Л. (2000) ДНК-подпитываемая молекулярная машина, сделанная из ДНК. Природа 406, 605–608. [PubMed] [Google Scholar] (79) Силиг Г., Соловейчик Д., Чжан Д. Я. и Винфри Е. (2006) Логические схемы безферментных нуклеиновых кислот.Наука 314, 1585–1588. [PubMed] [Google Scholar] (80) Задеган Р.М., Джепсен MDE, Хильдебрандт Л.Л., Биркедал В. и Кьемс Дж. (2015) Построение логических ворот с нечеткой логикой на основе ДНК. Небольшой 11, 1811–1817. [PubMed] [Google Scholar] (81) Ке Й, Мейер Т., Ши В.М. и Беллот Дж. (2016) Регулирование биомолекулярных взаимодействий на расстоянии с помощью наноактуатора ДНК-оригами. Nat. Сообщество 7, 10935. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (82) Zhao YX, Shaw A, Zeng X, Benson E, Nyström AM и Högberg B (2012) Система доставки ДНК оригами для терапии рака с настраиваемым высвобождением Характеристики.САУ Нано 6, 8684–8691. [PubMed] [Google Scholar] (83) Чао Дж., Лю Х., Су С., Ван Л., Хуанг В. и Фань С. (2014) Нанотехнология структурной ДНК для интеллектуальной доставки лекарств. Небольшой 10, 4626–4635. [PubMed] [Google Scholar] (84) Чжан Кью, Цзян Кью, Ли Н, Дай Л., Лю Кью, Сун Л., Ван Дж, Ли И, Тянь Дж, Дин Би и Ду И (2014) ДНК-оригами как Средство доставки лекарств для лечения рака in vivo. САУ Нано 8, 6633–6643. [PubMed] [Google Scholar] (85) Halley PD, Lucas CR, McWilliams EM, Webber MJ, Patton RA, Kural C, Lucas DM, Byrd JC и Castro CE (2016) Оригами ДНК: Даунорубицин-загруженная ДНК Оригами Нано- Структуры обходят механизмы лекарственной устойчивости в модели лейкемии (Small 3/2016).Небольшой 12, 307–307. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (86) Дуглас С.М., Бачелет I и Черч Г.М. (2012) Наноробот с логическим управлением для целевой транспортировки молекулярных полезных нагрузок. Наука 335, 831–834. [PubMed] [Google Scholar] (87) Ора А., Ярвихаависто Э., Чжан Х., Аувинен Х., Сантос Х.А., Костиайнен М.А. и Линко В. (2016) Доставка загруженных ферментами ДНК оригами. Chem. Сообщество 52, 14161–14164. [PubMed] [Google Scholar] (88) Zhao Z, Fu J, Dhakal S, Johnson-Buck A, Liu M, Zhang T, Woodbury NW, Liu Y, Walter NG и Yan H (2016) Ферменты в наноклетках с улучшенным каталитическим действием активность и повышенная устойчивость к перевариванию протеазами.Nat. Сообщество 7, 10619. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (89) Olson X, Kotani S, Padilla JE, Hallstrom N, Goltry S, Lee J, Yurke B, Hughes WL, and Graugnard E (2016) Доступность : Метрика для систем смещения цепи нуклеиновой кислоты. ACS Synth. Биол 6, 84. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (91) Rabinowits G, Gercȩl-Taylor C, Day JM, Taylor DD и Kloecker GH (2009) Экзосомальная микроРНК: диагностический маркер рака легких. Clin. Рак легких 10, 42–46. [PubMed] [Google Scholar] (93) Дуглас С.М., Марблстоун А.Х., Терапиттайанон С., Васкес А., Черч Г.М. и Ши В.М. (2009) Быстрое прототипирование трехмерных форм ДНК-оригами с помощью caDNAno.Нуклеиновые кислоты Res 37, 5001–5006. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] (94) Castro CE, Kilchherr F, Kim D-N, Shiao EL, Wauer T, Wortmann P, Bathe M и Dietz H (2011) Праймер для создания каркасов ДНК-оригами. Nat. Методы 8, 221–229. [PubMed] [Google Scholar] (95) Ван дер Споэль Д., Линдаль Э, Хесс Б., Гроенхоф Г., Марк А. Е. и Берендсен HJC (2005) GROMACS: быстро, гибко и бесплатно. J. Comput. Chem 26, 1701–1718. [PubMed] [Google Scholar] (96) Вулф Б.Р. и Пирс Н.А. (2015) Дизайн последовательности для пробирки взаимодействующих нитей нуклеиновых кислот.ACS Synth. Биол 4, 1086–1100. [PubMed] [Google Scholar] (97) Tabor S (2001) Экспрессия с использованием системы полимеразы / промотора Т7 РНК в текущих протоколах молекулярной биологии, John Wiley & Sons, Inc. [PubMed] [Google Scholar] (98) Хуанг J, Brieba LG и Sousa R (2000) Неправильное включение РНК-полимеразами дикого типа и мутантных Т7: идентификация взаимодействий, которые снижают скорость неправильного включения за счет стабилизации каталитически некомпетентной открытой конформации. Биохимия 39, 11571–80. [PubMed] [Google Scholar]

профилей FANTOM5 CAGE образцов человека и мыши

Отдел геномных технологий, Центр технологий естественных наук RIKEN, Йокогама, 230-0045, Канагава, Япония

Шухей Ногучи, Такахиро Аракава, Масааки Фуруно , Акира Хасэгава, Фуми Хори, Сачи Исикава-Като, Цугуми Кавасима, Мики Кодзима, Ри-итиро Манабэ, Мицуёси Мурата, Саяка Нагао-Сато, Хироми Нишиёри-Суэки, Сёхэй Нома, Мидзухо Сакаи, Наокоэ Мидзуки Сакаи, Наокоэ Мидзуки Сакаи, Наокоэ Мидзуки Сакаи , Алессандро Бонетти, Юки Хасэгава, Юрий Ишизу, Джей В.Шин, Имад Абугессайса, Эрик Арнер, Джейсон Харшбаргер, Ацуши Кондо, Тимо Лассманн, Марина Лизио, Серкан Сахин, Джессика Северин, Харуказу Судзуки, Наото Кондо, Масаёси Ито, Карстен О. Дауб, Пьеро Каирджи Касинджи, Хидэя Касинджи, Хидэя Касинджи RR Forrest

RIKEN Omics Science Center, Yokohama, 230-0045, Kanagawa, Japan

Такахиро Аракава, Широ Фукуда, Масааки Фуруно, Акира Хасегава, Фуми Хори, Сачи Исикава-Каиамо, Мауру Каиамо, Каоруць Каиэто, Каоруц -Катаяма, Цугуми Кавасима, Мики Кодзима, Ацутака Кубосаки, Ри-итиро Манабэ, Мицуёси Мурата, Саяка Нагао-Сато, Кеничи Наказато, Норико Ниномия, Хироми Нишиёри-Суэки, Сёхей Номаи, Сакидзайо Эри , Наоко Судзуки, Мичихира Тагами, Соко Ватанабэ, Сигехиро Ёсида, Алессандро Бонетти, Юки Хасегава, Юри Исидзу, Сугата Рой, Алка Саксена, Джей В.Шин, Наоко Такахаши, Эрик Арнер, Джейсон Харшбаргер, Ацуши Кондо, Тимо Лассманн, Марина Лизио, Серкан Сахин, Тьерри Сенгстаг, Джессика Северин, Хисаши Симодзи, Масанори Судзуки, Харукадзу Судзуки, Дзюнос Иондаи, Наукадзу Судзуки, Дзюнос Иондаи, Наукадзу Сузуки, Дзюнос Каваи Дауб, Хидея Каваджи, Пьеро Карнинчи, Алистер Р.Р. Форрест и Йошихиде Хаяшизаки

Кафедра медицины, Каролинский институт, Стокгольм, 141 86, Швеция

Питер Арнер, Анна Эрлунд и Никлас Мейхерт

Университетский центр Каролинска

кафедры метаболизма и эндокринологии, Стокгольм, 141 86, Швеция

Питер Арнер, Анна Эрлунд и Никлас Мейхерт

Шотландский центр регенеративной медицины, Эдинбургский университет, 5 Little France Drive, Эдинбург, Eh26 4UU, UK

.Axton & Lesley M. Forrester

Отделение дерматологии и аллергии, Медицинский университет Шарите, Берлин, Charitéplatz 1, Berlin, 10117, German

Magda Babina & Sven Guhl

Институт Рослина и Королевская школа (Дик) Ветеринарные исследования, Эдинбургский университет, Эдинбург, Eh35 9RG, Мидлотиан, Великобритания

Дж. Кеннет Бэйли, Эйлса Дж. Карлайл, Линси Фэйрберн, Малкольм Э. Фишер, Дэвид А. Хьюм, Ким М. Саммерс и Андру Томою

Австралийский исследовательский центр инфекционных болезней, Университет Квинсленда, Сент-Люсия, 4072, QLD, Австралия

Тимоти К.Barnett & Kelly J. Hitchens

Школа химии и молекулярных биологических наук, Университет Квинсленда, Сент-Люсия, 4072, QLD, Австралия

Тимоти К. Барнетт

Bio-Rad Laboratories Pty Ltd, Hercules, 945 , Калифорния, США

Энтони Г. Бекхаус

Университет Квинсленда Институт Диамантина, Университет Квинсленда, Вуллунгабба, 4102, QLD, Австралия

Antje Blumenthal

IRCCS Fondazione del Santa Lucia Fiorano 64, Rome, 00143, Italy

Беатрис Бодега и Валерио Орландо

Австралийский институт биоинженерии и нанотехнологий (AIBN), Университет Квинсленда, Брисбен, QLD 4072, Сент-Люсия, Австралия

Джеймс Дж. Келли, АвстралияХитченс, Дмитрий Овчинников и Эрнст Вольветанг

Отдел иммунологии, Институт инфекционных болезней и молекулярной медицины (IDM), Университет Кейптауна, Анцио-роуд, обсерватория 7925, Кейптаун, Южная Африка

Франк Бромбахер, Рето Гулер, Сюзана Савви и Анита Швегманн

Иммунология инфекционных заболеваний, факультет медицинских наук, Южноафриканский совет медицинских исследований (SAMRC), Университет Кейптауна, Анцио-роуд, обсерватория 7925, Кейптаун, Южная Африка

Франк Бромбахер , Рето Гулер, Сузана Савви и Анита Швегманн

Международный центр генной инженерии и биотехнологии, Кейптаунский компонент, Анцио-роуд, обсерватория 7925, Кейптаун, Южная Африка

Франк Бромбахер, Рето Гулер, Сюзана Савви и Анита Швегманн

Hubrecht Institute, Королевская Нидерландская академия искусств и наук, Uppsalalaan 8, Utrecht, 3584 CT, Нидерланды

Ганс К.Clevers & Marc van de Wetering

University Medical Center Utrecht, Postbus 85500, Utrecht, 3508 GA, Нидерланды

Hans C. Clevers

Genomics, Лаборатория Колд-Спринг-Харбор, Колд-Спринг-Харбор, 11797, Нью-Йорк , США

Кэрри А. Дэвис и Томас Джингерас

Институт фармацевтических наук, ETH Zurich, Владимир-Прелог-Вег 3, HCI H 303, Цюрих, 8093, Швейцария

Майкл Детмар и Сара Кляйн

Гастроэнтерология, Исследовательский центр гепатита и иммунологии, Национальный исследовательский центр глобального здоровья и медицины, Итикава, 272-8516, Тиба, Япония

Таэко Дохи и Юки И.Кавамура

Отделение отологии и ларингологии Гарвардской медицинской школы, Бостон, 02114, Массачусетс, США

Альберт С.Б. Edge & Judith S. Kempfle

Отделение внутренней медицины III, Университетская клиника Регенсбурга, F.-J.-Strauss Allee 11, Регенсбург, D-93053, Германия

Маттиас Эдингер, Михаэль Рели и Кристиан Шмидль

Центр интервенционной иммунологии RCI Regensburg, Университетская клиника Регенсбурга, F.-J.-Strauss Allee 11, Регенсбург, D-93053, Германия

Маттиас Эдингер и Майкл Рели

Кафедра биологических наук и питания, Каролинский институт, Halsovagen 7-9, Huddinge, SE-141 83, Швеция

Карл Эквалл, Юха Кере, Андреас Леннартссон и Карстен О. Дауб

Центр интегративных медицинских наук RIKEN, Йокогама, 230-0045, Канагава, Япония

Мицухиро Эндох, Дзюн-ичи Фурусава, Томокацу Икавико, Хиросауко Косеки, Сигео Коясу, Казуё Моро, Хироши Оно и Марико Окада-Хатакеяма

Лаборатория нейрональной дифференцировки и регенерации, Центр биологии развития RIKEN, Тюо-ку, 650-0047, Кобе, Япония

Хидеурки Эномотоимото & Yohei Yonekura

Кафедра биоинформатики, Медицинский исследовательский институт, Токийский медицинский и стоматологический университет, Бункё-ку, 113-8510, Токио, Япония

Afsaneh Eslami & Hiroshi T анака

F.Центр нейробиологии им. М. Кирби, Детская больница, Гарвардская медицинская школа, Бостон, 02115, Массачусетс, США

Микела Фаджиолини

Научный центр здоровья Техасского университета в Хьюстоне, Хьюстон, 77251-1892, Техас, США

Мэри К. Фарач-Карсон

Программа биологии рака, Институт медицинских исследований Mater, Южный Брисбен, 4101, Квинсленд, Австралия

Джеффри Дж. Фолкнер

Берлинский институт биологии медицинских систем, Центр Макса Дельбрюка, улица Роберта Рессла .10, Берлин, 13125, Германия

Кармело Ферраи, Келли Дж. Моррис и Ана Помбо

Кафедра медицинской биохимии, Высшая школа медицины Университета Тохоку, Сендай, 980-8575, Мияги, Япония

Ри Фудзита, Хиронори Сато, Дзюн Такай и Масаюки Ямамото

Экспериментальная иммунология, Академический медицинский центр, Университет Амстердама, Мейбергдриф 9, Амстердам, 1105 AZ, Нидерланды

Теунис Б. Гейтенбек и Линда М.van den Berg

Департамент медицинской генетики, Центр молекулярной медицины и терапии, Исследовательский институт детей и семьи, Университет Британской Колумбии, Ванкувер, V5Z 4h5, Британская Колумбия, Канада

Daniel Goldowitz, Thomas J. Ha & Peter G. Zhang

Neuroscience, SISSA, Via Bonomea 265, Trieste, 34136, Italy

Stefano Gustincich & Silvia Zucchelli

Отдел неврологии и Brian Technologies, Итальянский технологический институт 30, Genova, Италия, Италия

Стефано Густинцич

Департамент экспериментальной иммунологии, Мировой премьер-министр международного исследовательского центра иммунологии, Университет Осаки, 565-0871, Суита, Осака, Япония

Масахиде Хамагути, Хиромаса Морикава, Наганари 9000 Сакура и Шимон RIKEN Center for Life Science Technologies, Wako, 351-0198, Saitama, Japan

Mitsuko Hara, S Оичи Кодзима и Сянь-Ян Цинь

Исследовательский центр меланомы, Институт Вистар, Филадельфия, 19104, Пенсильвания, США

Минхард Херлин

Немецкий центр нейродегенеративных заболеваний (Штрассе, Мюль, Олерт, США) -Tüler Тюбинген, 72076, Германия

Питер Хойтинк и Патриция Риццу

Центр исследований лабораторных животных, Институт медицинских наук, Токийский университет, Минато-ку, 108-8639, Токио, Япония

Чиеко Кай, Тошиюки Накамура, Хироки Сато, Такааки Сугияма и Мисако Йонеда

Международный исследовательский центр инфекционных заболеваний, Институт медицинских наук, Токийский университет, Минато-ку, 108-8639, Токио, Япония

Тиеко Кай

Институт Здоровье и биомедицинские инновации, Технологический университет Квинсленда, Институт трансляционных исследований, Госпиталь принцессы Александры, Брисбен, 4102, QLD, Австралия 90 005

Тони Дж.Kenna

Департамент генетики и молекулярной медицины, Королевский колледж Лондона, Guy’s St Thomas Street, Лондон, Великобритания

Juha Kere

Центр сосудистых исследований, Университет Нового Южного Уэльса, Сидней, 2052, Новый Южный Уэльс , Австралия

Левон М. Хачигиан и Маргарет Патрикакис

Сосудистая биология и трансляционные исследования, Школа медицинских наук, Университет Нового Южного Уэльса, Сидней, 2052, Новый Южный Уэльс, Австралия

Левон М.Хачигиан

Отдел клеточной терапии и Отдел передачи сигналов стволовыми клетками, Институт медицинских наук, Токийский университет, Минато-ку, 108-8639, Токио, Япония

Тошио Китамура и Фумио Накахара

Институт Гарри Перкинса of Medical Research, Perth, 6009, WA, Australia

S. Peter Klinken, Louise N. Winteringham & Alistair RR Forrest

Респираторная медицина, University of Nottingham, Hucknall Road, Nottingham, NG5 1PB, UK

Alan J .Нокс

Дерматология, Медицинский факультет Национального университета Кёнпук, Чунг-гу, 41944, Тэгу, Корея

Веонджу Ли

Университет Гриффита, Брисбен, 4111, Квинсленд, Австралия

Алан Маккей

Отделение функциональной геномики и системной медицины, Исследовательский центр геномной медицины, Медицинский университет Сайтама, Хидака, 350-1241, Сайтама, Япония

Йосуке Мидзуно, Ютака Накачи и Ясуси Окадзаки

Центр радиоизотопных наук, Университет Татэхоку Медицинский факультет, Сендай, 980-8575, Мияги, Япония

Ходзуми Мотохаси и Хироо Тойода

Анатомия и эмбриология, Медицинский центр Лейденского университета, Einthovenweg 20, P.O. Box 9600, Лейден, 2300 RC, Нидерланды

Кристин Л. Маммери и Роберт Пассье

Отдел трансляционных исследований, Исследовательский центр геномной медицины, Медицинский университет Сайтама, Хидака, 350-1241, Сайтама, Япония

Ютака Накачи и Ясуси Окадзаки

Отдел клеточной инженерии, RIKEN BioResource Center, Цукуба, 305-0074, Ибараки, Япония

Юкио Накамура

Кафедра клинической молекулярной генетики и фармацевтического университета Токийского университета Науки о жизни, Хатиодзи, 192-0392, Токио, Япония

Тадасукэ Нодзаки

Отдел биоклинической информатики, Организация медицинского мегабанка Тохоку, Университет Тохоку, Сендай, 980-8573, Мияги, Япония

Соичи Огишима Отделение биохимии, Школа фармацевтических наук Университета Оху, Корияма, 963-8611, Фукусима, Япония

Мицухиро Ош ima

Институт исследования белков, Университет Осаки, Суита, 565-0871, Осака, Япония

Марико Окада-Хатакеяма

Отдел биологических и экологических наук и инженерии, Программа экологической эпигенетики, Научный университет имени короля Абдаллы и Technology (KAUST), Тувал, 23955-6900, Королевство Саудовская Аравия

Валерио Орландо

University of Delaware, Newark, 19716, DE, USA

Swati Pradhan-Bhatt

, Департамент судебной медицины Hjelt Институт, Университет Хельсинки, Kytosuontie 11, Helsinki, 003000, Финляндия

Antti Sajantila

Laboratorio Nazionale CIB, Padriciano, Trieste, 99 34149, Италия

Клаудио Шнайдер

, ортопедическое отделение хирургии и хирургии

, Charite Universitatsmedizin Berlin, Charitéplatz 1, Berlin, 10117, German

Gundula G.Schulze-Tanzil

Международный исследовательский центр медицинских наук (IRCMS), Университет Кумамото, Тюо-ку, 860-0811, Кумамото, Япония

Guojun Sheng

Отдел клинических исследований, Центр передовых медицинских инноваций, Университет Кюсю, Хигаси-Ку, 812-8582, Фукуока, Япония

Дайсуке Сугияма

Высшая школа фармацевтических наук, Нагойский университет, Нагоя, 464-8601, Аити, Япония

Хидэки Тацукава 9000io5

del Consorzio Interuniversitario per le Biotecnologie (LNCIB), Padriciano 99, Trieste, 34149, Италия

Роберто Верардо

QIMR Институт медицинских исследований Бергхофера, Брисбен, 4006, QLD, Австралия

,

, Департамент анонимности,

и неврология, Центр систем стволовых клеток, MDHS, Мельбурнский университет, Мельбурн, 3010, Виктория, Австралия

Chr Истине А.Wells

Отделение биохимии, Школа стоматологии Университета Нихон, Тиёда-ку, 101-8310, Токио, Япония

Йоко Ямагути

Центр клинических и трансляционных исследований, Университетская больница Кюсю, Хигаси-Ку, 812 -8582, Фукуока, Япония

Чиё Янаги-Мидзуочи

Детский институт Telethon, Университет Западной Австралии, Перт, Вашингтон, Австралия

Тимо Лассманн

Центр передовой медицины и прикладной геномики RIKEN Computing and Communication, Yokohama, 230-0045, Kanagawa, Japan

Hisashi Shimoji & Hideya Kawaji

RIKEN Preventive Medicine and Diagnosis Innovation Program, Wako, 351-0198, Saitama, Japan

Jun Kawai, Masayosya Кавадзи и Ёсихидэ Хаяшизаки

Образцы предоставлены П.Арнер, Р. Акстон, М. Бабина, Дж. Бэйли, Т. Барнетт, А. Бекхаус, А. Блюменталь, Б. Бодега, А. Бонетти, Дж. Бриггс, Ф. Бромбахер, А. Карлайл, Х. Клеверс, К. Дэвис, М. Детмар, Т. Дохи, А. Эдж, М. Эдингер, А. Эрлунд, К. Эквалл, М. Эндох, Х. Эномото, А. Эслами, М. Фаджиолини, Л. Фэйрбэрн, М. Фарах-Карсон, Г. Фолкнер, К. Феррай, М. Фишер, Л. Форрестер, Р. Фуджита, Дж. Фурусава, Т. Гейтенбек, Т. Гингерас, Д. Голдовиц, С. Гул, Р. Гюлер, С. Густинчич, Т. Ха, М. Хамагути, М. Хара, Ю. Хасегава, М.Herlyn, P. Heutink, K. Hitchens, D. Hume, T. Ikawa, Y. Ishizu, C. Kai, H. Kawamoto, Y. Kawamura, J. Kempfle, T. Kenna, J. Kere, L. Khachigian, Т. Китамура, С. Кляйн, С. Клинкен, А. Нокс, С. Кодзима, Х. Косеки, С. Коясу, В. Ли, А. Леннартссон, А. Маккай-сим, Н. Мейхерт, Ю. Мизуно, Х. Морикава, М. Моримото, К. Моро, К. Моррис, Х. Мотохаши, К. Маммери, Ю. Накачи, Ф. Накахара, Т. Накамура, Ю. Накамура, Т. Нозаки, С. Огисима, Н. Окура, Х. Оно, М. Охшима, М. Окада-Хатакеяма, Ю. Окадзаки, В. Орландо, Д.Овчинников, Р. Пассиер, М. Патрикакис, А. Помбо, С. Прадхан-Бхатт, Х. Цин, М. Рехли, П. Риццу, С. Рой, А. Саджантила, С. Сакагути, Х. Сато, Х. Сато, С. Савви, А. Саксена, К. Шмидл, К. Шнайдер, Г. Шульце-Танзил, А. Швегманн, Г. Шенг, Дж. Шин, Д. Сугияма, Т. Сугияма, К. Саммерс, Н. Такахаши, Дж. Такай, Х. Танака, Х. Тацукава, А. Томою, Х. Тойода, М. ван де Ветеринг, Л. ван ден Берг, Р. Верардо, Д. Виджаян, К. Уэллс, Л. Винтерингхэм, Э. Вольветанг, Я. Ямагути, М. Ямамото, К. Янаги-Мидзуочи, М.Йонеда, Ю. Йонекура, П. Чжан, С. Зукчелли; Данные CAGE были получены T. Arakawa, S. Fukuda, M. Furuno, A. Hasegawa, F. Hori, S. Ishikawa-Kato, K. Kaida, A. Kaiho, M. Kanamori-Katayama, T. Kawashima, M Кодзима, А. Кубосаки, Р. Манабе, М. Мурата, С. Нагао-Сато, К. Наказато, Н. Ниномия, Х. Нишиёри-Суэки, С. Нома, Э. Сайджио, А. Сака, М. Сакаи , К. Саймон, Н. Судзуки, М. Тагами, С. Ватанабэ, С. Йошида; Качество данных оценивали S. Noguchi, I. Abugessaisa, E. Arner, J. Harshbarger, A. Kondo, T. Lassmann, M.Лизио, С. Сахин, Т. Сенгстаг, Дж. Северин, Х. Симодзи, Х. Кавадзи, А. Форрест; Описание данных выполнено С. Ногучи, Т. Касукава, Х. Кавадзи; Организаторы проекта: М. Судзуки, Х. Судзуки, Дж. Кавай, Н. Кондо, М. Ито, К. Дауб, Т. Касукава, Х. Кавадзи, П. Карнинчи, А. Форрест, Ю. Хаясизаки.

Переписка на Хидея Кавадзи.

(PDF) Применение метода CAGE в исследовании развития птиц.

Секвенатор молекул

. PLoS One. DOI: 10.1371 /

журнал.pone.0030809

14. Салимулла М., Сакаи М., Плесси С., Карнинчи П.

(2011) NanoCAGE: технология высокого разрешения —

nique для обнаружения и опроса транскрипции клеток —

томов. Холодный источник Харб Протокол: pdb.

prot5559. doi: 10.1101 / pdb.prot5559

15. Карнинчи П., Квам С., Китамура А. и др. (1996)

Высокоэффективное клонирование полноразмерной кДНК

биотинилированным ловушкой САР. Genomics

37: 327–336

16. Канамори-Катаяма М., Ито М., Каваджи Х и др.

(2011) Анализ неамплифицированного кэпа экспрессии гена

на одномолекулярном секвенаторе.

Genome Res 21: 1150–1159. DOI: 10,1101 / гр.

115469.110

17. Lizio M, Harshbarger J, Shimoji H et al (2015)

Пути к уровню промотора FANTOM5

атлас экспрессии млекопитающих. Геном Биол

16:22. doi: 10.1186 / s13059-014-0560-6

18. Rio DC, Ares M. Jr, Hannon GJ, Nilsen TW

(2010) Очистка РНК с использованием TRIzol (реагент TRI

). Холодный источник Harb Protoc: pdb.

прот5439. DOI: 10,1101 / PDB.prot5439

19. Hasegawa A, Daub C, Carninci P, Hayashizaki

Y, Lassmann T. (2014) MOIRAI: компактная система рабочего потока

для анализа CAGE. BMC Bio-

информатика 15: 144. DOI: 10.1186 / 1471-2105-

15-144

20. Li H, Durbin R (2010) Быстрое и точное выравнивание длинных

считываний с помощью формы Burrows-Wheeler trans-

. Биоинформатика 26: 589–595. DOI: 10.

1093 / bioinformatics / btp698

21. Frith MC, Valen E, Krogh A. et al (2008) Код

для инициации транскрипции в геномах

млекопитающих.Genome Res 18: 1–12. DOI: 10.

1101 / gr.6831208

22. Северин Дж., Лизио М., Харшбаргер Дж. И др. (2014)

Интерактивная визуализация и анализ крупномасштабных наборов данных секвенирования

с использованием ZENBU. Nat

Biotechnol 32: 217–219. DOI: 10,1038 / НБТ.

2840

23. Haberle V, Forrest ARR, Hayashizaki Y, Car-

ninci P, Lenhard B (2015) CAGEr: точный поиск данных TSS

и промоутер высокого разрешения —

ome mining для интегративного анализа.Nucleic

Acids Res. doi: 10.1093 / nar / gkv054

24. Ohmiya H, Vitezic M, Frith MC et al (2014)

RECLU: конвейер для обнаружения воспроизводимых сайтов старта транскрипции

и их альтернативной регуляции

с использованием анализа кэп-анализа гена

Выражение

(CAGE). BMC Genomics 15: 269.

doi: 10.1186 / 1471-2164-15-269

25. Quinlan AR, Hall IM (2010) BEDTools: гибкий набор утилит

для сравнения геномных характеристик

.Биоинформатика 26: 841–842. DOI: 10.

1093 / bioinformatics / btq033

26. Робинсон MD, McCarthy DJ, Smyth GK

(2010) edgeR: пакет Bioconductor для дифференциального анализа экспрессии цифровых генов

данных экспрессии. Биоинформатика 26: 139–140.

doi: 10.1093 / bioinformatics / btp616

27. Zhang G, Li C, Li Q et al (2014) Сравнительная геномика

раскрывает понимание эволюции и адаптации генома птиц.Наука 346: 1311–1320.

doi: 10.1126 / science.1251385

28. Thorvaldsdo

´ttir H, Robinson JT, Mesirov JP

(2013) Integrative Genomics Viewer (IGV):

высокопроизводительная визуализация и визуализация геномных данных

. Краткая биография 14: 178–192.

doi: 10.1093 / bib / bbs017

29. Zhang G, Li B, Li C et al (2014) Сравнительные геномные данные

проекта «Филогеномика птиц» —

ect. Gigascience 3:26.DOI: 10.1186 / 2047-

217X-3-26

30. Tzika AC, Ullate-Agote A, Grbic D, Milinko-

vitch MC (2015) Reptilian Transcriptomes

v2.0: обширный ресурс для Sauropsida

геномика и транскриптомика. Genome Biol

Evol 7: 1827–1841. doi: 10.1093 / gbe / evv106

31. Андерссон Р., Гебхард С., Мигель-Эскалада I

и др. (2014) Атлас активных энхансеров в

типах клеток и тканях человека. Природа

507: 455–461.doi: 10.1038 / nature12787

Приложение CAGE 109

CAGEfightR: анализ данных 5′-конца с использованием R / Bioconductor | BMC Bioinformatics

Ниже мы рассмотрим основные функции CAGEfightR с примерами, использующими ранее опубликованные 5′-конечные данные. Названия основных функций CAGEfightR для каждого анализа указаны на рис. 1, 2, 3, 4, 5. Рисунки генома-браузера (рис. 1b-c, 2d, 3b-c, 4c, 5d) являются неотредактированными выходными данными из R / CAGEfightR.

Рис. 2

Анализ кластеров тегов. a : Схема иерархической схемы аннотации, используемой CAGEfightR (расстояния bp могут быть изменены пользователем). Категории наверху имеют более высокий приоритет при назначении кластеров контексту их модели транскрипции. b : Аннотация ТК из набора Hela. Ось Y показывает 9 категорий аннотаций, определенных на панели A. Левая полоса диаграммы показывает количество TC, попадающих в каждую категорию. График скрипки справа показывает среднее объединенное выражение (log ₁₀ в масштабе TPM).Цвет указывает на общий контекст в моделях генов. c : Распределение IQR 5–95% для TC из набора Hela. Цвет указывает порог (IQR = 10) для определения резких и широких классов. d : Примеры TC с четким и широким классом из панели C. Визуализация в стиле генома-браузера, как на рис. 1b-c. Левая панель показывает резкое распределение CTSS, правая панель показывает широкое распределение CTSS. и : паттерны основных промоторных последовательностей острых и широких классов TC из панели C.Ось Y показывает информационное содержание в битах. Ось X показывает положение генома относительно пика TC.

Анализ 5′-концевых меток

CAGEfightR может импортировать CTSS из файлов BigWig и количественно определять уровни их экспрессии во всех образцах. Затем значения CTSS можно нормализовать до количества тегов на миллион (TPM) и суммировать по выборкам, чтобы получить глобальный или объединенный сигнал CTSS (рис. 1a, вверху). В случае большого количества и / или низкого качества выборок CAGEfightR предлагает различные стратегии для расчета более надежных объединенных сигналов CTSS, главным образом путем фильтрации CTSS, наблюдаемых только в одной или нескольких выборках.Объединенный сигнал CTSS можно визуализировать в стиле «геном-браузер» вдоль генома (рис. 1b-c, 2d, 3c, 4c, 5d).

Анализ кластеров тегов

Объединенные CTSS могут использоваться для идентификации кластеров близко расположенных CTSS на одной и той же цепи, называемых однонаправленными кластерами или обычно кластерами тегов (TC) в большинстве статей CAGE. CAGEfightR идентифицирует TC, используя подход сокращения среза: сначала CTSS с объединенным сигналом CTSS ниже выбранного порога отбрасываются (срез), а оставшиеся CTSS на той же цепи затем объединяются в кластеры (уменьшение) (рис.1а-б). CAGEfightR включает в себя множество функций для анализа таких TC, включая фильтрацию по выражению, иерархическую аннотацию TC с моделями транскрипции и анализ форм TC (см. Ниже).

TC отражают тот факт, что когда РНК-полимераза связывается с ДНК, она редко инициируется с одного п.о., а скорее с массива соседних п.о. Ожидается, что такие массивы будут производить почти идентичные РНК, на которые действуют одни и те же регуляторные сигналы, поскольку они будут иметь одинаковую последовательность промотора и геномное соседство.Хотя гены транскрибируются из множества различных CTSS, эти CTSS сгруппированы в один или несколько TC, соответствующих основным РНК (или транскриптам / изоформам в терминологии RNA-Seq), полученным из гена. Из-за этого во многих исследованиях используется упрощение, в котором такие TC называются TSS для генов, даже если технически TC группируют несколько близлежащих TSS / CTSS с точностью до пар нуклеотидов. Чтобы избежать путаницы в терминологии и оставаться в соответствии с предыдущей литературой CAGE, мы в первую очередь будем использовать термин «TC» для описания однонаправленных кластеров.

В качестве прикладного примера мы проанализировали три библиотеки HeLa CAGE от Andersson et al [47]. Используя CAGEfightR, мы вычислили объединенный сигнал CTSS по библиотекам и на основании этого определили 22 760 TC с> 1 TPM как минимум в двух выборках. Поскольку эти TC определены de novo, полезно посмотреть, как они соотносятся с известными моделями транскрипции. Поэтому мы аннотировали TC в соответствии с транскриптами Калифорнийского университета в Санта-Круз (UCSC), используя иерархическую схему CAGEfightR (рис. 2a). Иерархическая схема учитывает существование множества транскриптов или изоформ генов, т.е.е. аннотированный промотор одного транскрипта может находиться в 5′-UTR другого транскрипта из того же гена. CAGEfightR может назначать 9 различных категорий аннотаций (пользовательские категории могут быть предоставлены пользователем) на основе наиболее вероятной ассоциации с известными транскриптами, например TC, скорее всего, будет соответствовать аннотированному промотору, а не новому внутригенному промотору.

Используя этот метод, мы построили график количества TC, попадающих в разные категории аннотаций, и их распределения выражений (рис.2б). Большинство кандидатов в ведущие участники были найдены у промоутеров с комментариями и, как правило, были хорошо выражены. Однако было идентифицировано значительное количество новых (не перекрывающихся аннотированных промоторов) TC, в частности, в области, проксимальной к промотору, и 5′-UTR, которые в среднем имели более низкую экспрессию, чем перекрывающиеся аннотированные промоторы.

У позвоночных распределение CTSS внутри TC связано с клеточной специфичностью и свойствами последовательности ДНК: четкие распределения CTSS имеют чрезмерное количество TATA-боксов и более специфичны для клеток или тканей, в то время как широкие распределения CTSS богаты GC и более повсеместно выражены [36].Классификация часто основана на ширине распределения CTSS, выраженной как межквартильный / межквантильный диапазон (IQR), поскольку он измеряет ширину основной части CTSS в пределах TC без влияния нескольких CTSS с отставанием, потенциально значительно расширяющих ширину ТК. Мы использовали CAGEfightR для расчета области генома, покрывающей 5–95% IQR от общей экспрессии CTSS для каждого TC в наборе HeLa (аналогичные результаты были получены с более узкими интервалами IQR). Это показало четкое бимодальное распределение, соответствующее резким и широким распределениям CTSS (рис.2c-d). Исследование промоторных областей с использованием логотипов последовательностей также подтвердило, что четкие, но не широкие распределения имеют более сильный ТАТА-бокс (рис. 2e).

Анализ кандидатов в энхансеры

Активные энхансеры характеризуются двунаправленной инициацией транскрипции эРНК [48]. В данных на 5′-конце это проявляется как двунаправленные кластеры (BCs) CTSSs, которые могут использоваться для систематической идентификации кандидатов в энхансеры [21]. Аналогично описанному выше, CAGEfightR использует подход сокращения среза для идентификации двунаправленных кластеров (BC, в отличие от ранее обсужденных однонаправленных TC) для прогнозирования энхансеров (рис.1а, в). Во-первых, объединенные CTSS вверх и вниз по течению количественно оцениваются для каждой позиции в геноме. Во-вторых, коэффициент Бхаттачарьи [49] используется для количественной оценки отклонения наблюдаемого объединенного сигнала CTSS от идеальной двунаправленности, создавая двунаправленность или балансовую оценку для каждого п.о. (Дополнительный файл 1: Рисунок S1A). В-третьих, идентифицируются местоположения с балльной оценкой выше заданного порогового значения, а близлежащие сайты объединяются в отдельные BC. Этот подход с уменьшением среза концептуально аналогичен оригинальному методу прогнозирования энхансера Андерссона и др.[21], но не требует исходного начального числа TC, используемых для поиска двунаправленных пар, и дает аналогичные результаты, будучи более масштабируемыми (Дополнительный файл 1: Рисунок S1B-C). Поскольку BC могут быть обнаружены в других областях генома, чем активные энхансеры (например, двунаправленные промоторы генов), BC в или около известных экзонов могут быть отфильтрованы, чтобы получить окончательный набор кандидатов в энхансеры [21].

В качестве прикладного примера мы использовали тот же набор данных CAGE HeLa, что и выше, и идентифицировали BC вне экзонных областей и более чем на 1 т.п.н. выше аннотированных промоторов (на основе моделей транскриптов UCSC) в качестве кандидатов в энхансеры.Это дало всего 6384 кандидата в энхансеры (3780 интронных и 2604 межгенных).

В качестве начального этапа проверки мы исследовали, имеют ли кандидаты в энхансеры ожидаемые паттерны хроматина по сравнению с TC, путем перекрытия с секвенированием гиперчувствительных сайтов ДНКазы I (DNase-Seq), сигналов h4K27ac, h4K4me3 и h4K4me1 ChIP-Seq от одного и того же типа клеток. . Как и ожидалось, мы наблюдали высокую чувствительность к ДНКазе в средних точках энхансера и пиках TC, а также более высокие уровни h4K27ac в TC по сравнению с кандидатами в энхансеры.Отношение h4K4me3 к h4K4me1 часто используется для прогнозирования энхансеров по сигналам ChIP-Seq, и в соответствии с этим мы наблюдали низкий средний уровень сигналов h4K4me3 и высокий h4K4me1 вокруг предсказанных кандидатов в энхансеры и противоположные паттерны вокруг TC (рис. 3a) [50, 51].

Рис. 3

Анализ кандидатов в энхансеры. a: Модификации хроматина в ТК и кандидаты в энхансеры из набора Hela. Ось X показывает расстояние до пика TC или средней точки кандидата в энхансер. Ось Y представляет собой средний сигнал соответствующих данных DNase-Seq или ChIP-Seq на данной панели.Цвет указывает, сосредоточены ли сигналы на пиках TC или на средних точках кандидатов в энхансеры. b: Пример предсказанных связей кандидат в энхансер-ТС в наборе язвенного колита. График показывает визуализацию в стиле браузера генома корреляций между TC и кандидатами в энхансеры вокруг гена TNFRSF1A (центральная группа транскриптов выделена). Нижняя дорожка показывает модели транскриптов UCSC, а средняя дорожка показывает кластеры, как на рис. 1b-c. Верхняя дорожка показывает предполагаемые связи кандидатов в TC-усилители, где более высокие дуги соответствуют более значимым корреляциям.Светло-серые ссылки указывают на то, что только одна часть пары находится в визуализированной области. c: Пример прогнозируемого растяжения энхансера в наборе язвенного колита. Нижняя дорожка показывает модели транскриптов UCSC, а нижняя средняя дорожка показывает кластеры, как на рис. 1b-c. Верхний-средний трек показывает идентифицированные участки кандидатов в энхансеры. Верхняя дорожка показывает корреляции между кандидатами в энхансеры, как в B

Пространственное предсказание связей энхансер-TSS и кластеров энхансера

Выдающаяся проблема в анализе энхансеров состоит в том, чтобы связать энхансеры с целевым геном (ами).Данные захвата конформации хроматина [52] доступны только для небольшого набора клеток, что мотивирует вычислительные методы прогнозирования. Простой, но популярный метод связывания основан на коэкспрессии (корреляции экспрессии) между кандидатами в энхансеры и генами в выборках, предполагая, что истинные пары энхансер-ген совместно экспрессируются. Это использовалось, например, для Данные ДНКазы и CAGE служат генератором разумных гипотез для физических взаимодействий, когда расстояние между энхансером и промотором ограничено [21, 25, 53, 54].CAGEfightR реализует этот подход, вычисляя корреляцию экспрессии между кандидатами в энхансеры и TC, с возможностью предоставления пользовательских функций для вычисления корреляций в дополнение к функциям, включенным в базовый R (Pearson, Spearman, Kendall).

В качестве примера мы применили CAGEfightR к 50 образцам CAGE, полученным из биопсий толстой кишки от язвенного колита и контрольных субъектов от Boyd et al. [25]. Причина отказа от использования набора HeLa, приведенного выше, заключалась в том, что корреляции более надежны, если они рассчитываются по множеству образцов.В частности, мы рассчитали устойчивый объединенный сигнал CTSS (отброшенные CTSS, наблюдаемые только в одной библиотеке), затем выбрали TC, имеющие> 1 TPM (и> 10% от общей экспрессии гена, если они были отнесены к генам, см. Ниже) в> 6 образцах. и предсказанные кандидаты в энхансеры> = 1 тега CAGE в> 6 образцах. В результате получено 31 480 TC и 10 000 кандидатов в усилители. Используя CAGEfightR, мы вычислили корреляцию (тау Кендалла) между парами TC и энхансерами в пределах 10 kbp друг от друга, что привело к 19 271 положительно коррелированной связи между TC и энхансерами, из которых 978 были значимыми при FDR <0.05. CAGEfightR поддерживает визуализацию множественных связей кандидат-энхансер-ТС в геномной области. В качестве примера на рис. 3b показаны предсказанные связи энхансер-TC вокруг гена TNFRSF1A, чей наиболее доминантный TC наиболее сильно коррелирует с кандидатом в интронный энхансер в соседнем гене.

Ранее большие области, имеющие особенности хроматина, связанные с энхансером, были идентифицированы как движущие силы центральных биологических процессов. Такие области часто называют энхансерами «супер» или «растяжения» [55].Используя данные CAGE для предсказания энхансеров, мы показали, что многие такие определяемые хроматином регионы могут быть охарактеризованы как группа двунаправленно транскрибируемых локусов или кластер кандидатов в энхансеры [21, 25]. Отсюда следует, что такие более крупные области могут быть предсказаны на основе данных CAGE, как участки генома с множеством кандидатов в энхансеры, и CAGEfightR реализует методы для этого. В качестве прикладного примера мы использовали кандидаты в энхансеры, предсказанные на основе язвенного колита, указанного выше, для идентификации кластеров энхансеров, определенных как энхансеры, расположенные менее 12.5 т.п.н. [25] друг от друга, что дает 624 участка с 4–24 энхансерами на участок. CAGEfightR может дополнительно рассчитать среднюю парную корреляцию между кандидатами в энхансеры на участке, чтобы выявить, показывают ли они согласованное направление изменения, указывающее на совместную активность, и предоставляет методы для визуализации этих корреляций (Рис. 3c).

Анализ на основе известных моделей генов

Хотя TC можно идентифицировать de novo, полезно иметь возможность анализировать их экспрессию в известных моделях генов.Примеры включают возможность сравнивать экспрессию 5′-конца с экспрессией RNA-Seq на уровне гена [56] или связывать оценки экспрессии 5′-конца с ген-ориентированными базами данных, такими как термины Gene Ontology (GO) [57] или аннотация пути / взаимодействия (Киотская энциклопедия генов и геномов (KEGG) [58], STRING [51] и т. д.). CAGEfightR включает функции для аннотирования TC известных генов и суммирования их экспрессии в генах для получения матрицы экспрессии на уровне генов (рис. 1a, внизу). Эту матрицу экспрессии на уровне генов можно легко использовать с другими пакетами Bioconductor для анализа на уровне генов (например,грамм. limma [44], edgeR [33], DESeq2 [35]).

Другим ключевым применением генных моделей в отношении методов 5′-конца является анализ использования альтернативного TSS или альтернативного промотора, который является ключевым фактором в создании разнообразия транскриптов (множественные различные транскрипты / изоформы генов). Это может быть сделано путем идентификации генов, несущих несколько TC на одной и той же цепи, при этом каждый TC дает разные РНК. Таким образом, TC можно рассматривать как кандидатов TSS для различных транскриптов / изоформ, продуцируемых геном, формулируя анализ аналогично альтернативному сплайсингу или использованию транскриптов для RNA-Seq.Для ясности, это отличается от анализа изменений в распределении CTSS в пределах TC (см. Выше), поскольку разные TC в гене будут широко разнесены, иметь разные промоторные последовательности и геномные окрестности и производить разные усечения РНК, с потенциально другим регулированием и функцией.

В дополнение к идентификации таких альтернативных ТК в моделях генов, CAGEfightR предлагает возможность фильтрации ТК в генах на основе их вклада в общую экспрессию гена: поскольку методы 5′-конца могут обнаруживать очень слабо экспрессируемые ТК, CAGEfightR может удалять альтернативные ТК, создающие меньше, чем е.грамм. 10% от общей экспрессии гена в заданном количестве образцов, чтобы сосредоточиться только на наиболее высоко экспрессируемых РНК гена. Этот подход фильтрации также полезен при объединении CAGEfightR с популярными инструментами для использования дифференциальных транскриптов, такими как limma [44], edgeR [33], DEXSeq [45] и DRIMSeq [46], чтобы исследовать, предпочтительно ли используется данный TC в гене. при определенных условиях.

Чтобы проиллюстрировать эти особенности в CAGEfightR, мы использовали набор язвенного колита и назначили TC генам с использованием генных моделей UCSC и определили, насколько каждый такой TC вносит вклад в общую экспрессию гена.Без какой-либо фильтрации по составу 40% всех генов использовали более одного TC, что упало до 23%, если рассматривать только TC, которые вносят более 10% от общей экспрессии гена в более чем 6 образцах (рис. 4a). Большинство отброшенных TC было обнаружено в кодирующих белки, интронных и 3′-UTR областях (рис. 4b), но оставалось несколько интересных случаев, например, в гене SLC16A5, где мы идентифицировали высоко экспрессируемый новый интронный TC (рис. 4в).

Рис. 4

Анализ альтернативных TSS. a : Количество альтернативных кандидатов TSS на ген, как определено TC. Ось X показывает количество TC на ген. Ось Y показывает количество генов. Цвет указывает на гены, показывающие альтернативное использование TSS, с одним или несколькими TC. Прозрачность указывает числа до / после отфильтровывания TC, составляющих менее 10% от общей экспрессии гена. b : контекст транскрипции ТС в генах. По оси X показаны категории аннотаций с рис. 1b. Ось Y показывает количество TC в каждой категории.Прозрачность показывает, вносит ли TC> 10% общей экспрессии гена. c : пример неаннотированного ТС в гене SLC16A5 в стиле «геномный браузер». Организовано как рис. 1b-c. Выделен новый альтернативный интронный ТС, найденный рядом с кандидатом в интронный энхансер

Пример анализа данных PRO-cap с использованием CAGEfightR

Хотя задуманный как инструмент для анализа данных CAGE, CAGEfightR может анализировать любые 5′-концевые данные, аналогичные CAGE , включая методы зарождающейся 5′-конца РНК (Таблица 1).Это очень актуально, поскольку методы зарождающегося 5′-конца могут быть более чувствительными с точки зрения обнаружения энхансеров и, следовательно, часто используются специально для этой цели. Чтобы проиллюстрировать полезность CAGEfightR для анализа таких данных, мы применили CAGEfightR к библиотеке 59 лимфобластоидных клеток Precision Nuclear Run-on Sequencing для стартовых сайтов РНК-полимеразы II (PRO-Cap) от Katla et al [59]. Подобно анализу данных CAGE о язвенном колите выше, надежные объединенные CTSS (CTSS, наблюдаемые в> 2 образцах) были использованы для идентификации TC (> 1 TPM в> 5 образцах) и кандидатов в энхансеры (> 0 меток в> 5 образцах), и аннотировали их, используя модели транскриптов UCSC.По сравнению с приведенными выше библиотеками CAGE было обнаружено большее количество антисмысловых TC, межгенных TC и энхансеров-кандидатов (фиг. 5a). Это ожидается, поскольку эти РНК подвержены ядерной деградации и, следовательно, их труднее обнаружить с помощью методов стационарной РНК. ТС PRO-Cap показали ожидаемый пиримидин-пуриновый динуклеотид в положениях — 1 + 1 (фиг. 5b), а кандидаты в энхансеры продемонстрировали характерное соотношение h4K4me3 к h4K4me1 (фиг. 5c). На рисунке 5d показан пример кандидата в энхансер, обнаруженного PRO-Cap.

Рис. 5

Анализ данных PRO-Cap. a : Аннотация TC и кандидатов в усилители из набора PRO-Cap. Организовано как рис. 2b, но с добавленными кандидатами в усилители, как показано прозрачностью. b : логотип последовательности коровой промоторной последовательности вокруг TC, выровненных по пикам TC. c : Модификации хроматина в ТК и кандидаты в энхансеры из набора PRO-Cap. Средний сигнал ChIP-Seq или DNase-Seq из 10 000 случайно выбранных энхансеров (слева) и TC (справа).Ось X указывает расстояние до пика TC или средней точки кандидата в энхансер. По оси Y показан средний сигнал ChIP-Seq или DNase-Seq, обозначенный цветом. d : Пример кандидата в межгенный энхансер из набора PRO-Cap. Рисунок организован как рис. 1b-c

MOIRAI: компактная система рабочего процесса для анализа CAGE | BMC Bioinformatics

1.

Kanamori-Katayama M, Itoh M, Kawaji H, Lassmann T, Katayama S, Kojima M, Bertin N, Kaiho A, Ninomiya N, Daub CO, Carninci P, Forrest AR, Hayashizaki Y: Unamplified cap анализ экспрессии генов на одномолекулярном секвенаторе.Genome Res. 2011, 21 (7): 1150-1159. 10.1101 / gr.115469.110.

Артикул PubMed Central PubMed CAS Google ученый

2.

Такахаши Х., Лассманн Т., Мурата М., Карнинчи П: профилирование 5 [первичного] концевого центра экспрессии с использованием экспрессии генов кэп-анализа и секвенирования следующего поколения. Nat Protoc. 2012, 7 (3): 542-561. 10.1038 / нпрот.2012.005.

Артикул PubMed Central PubMed CAS Google ученый

3.

Carninci P, Kasukawa T., Katayama S, Gough J, Frith MC, Maeda N, Oyama R, Ravasi T, Lenhard B, Wells C, Kodzius R, Shimokawa K, Bajic VB, Brenner SE, Batalov S, Forrest AR, Zavolan M, Davis MJ, Wilming LG, Aidinis V, Allen JE, Ambesi-Impiombato A, Apweiler R, Aturaliya RN, Bailey TL, Bansal M, Baxter L, Beisel KW, Bersano T, Bono H, et al: Транскрипционный ландшафт геном млекопитающих. Наука. 2005, 309 (5740): 1559-1563.

Артикул PubMed CAS Google ученый

4.

Джебали С., Дэвис К.А., Меркель А., Добин А., Лассманн Т., Мортазави А., Танцер А., Лагард Дж., Лин В., Шлезингер Ф., Сюэ С., Маринов Г.К., Хатун Дж., Уильямс Б.А., Залески С., Розовски Дж., Рёдер M, Kokocinski F, Abdelhamid RF, Alioto T, Antoshechkin I, Baer MT, Bar NS, Batut P, ​​Bell K, Bell I, Chakrabortty S, Chen X, Chrast J, Curado J, et al: Пейзаж транскрипции в клетках человека . Природа. 2012, 489 (7414): 101-108. 10.1038 / природа11233.

Артикул PubMed Central PubMed CAS Google ученый

5.

Дерриен Т., Джонсон Р., Буссотти Дж., Танцер А., Джебали С., Тилгнер Х, Гернек Дж., Мартин Д., Меркель А., Ноулз Д. Г., Лагард Дж., Вееравалли Л., Руан Х, Руан Й, Лассманн Т., Карнинчи П., Браун Дж. Б., Липович Л., Гонсалес Дж. М., Томас М., Дэвис К. А., Шихаттар Р., Джингерас Т. Р., Хаббард Т. Дж., Notredame C, Харроу Дж., Гиго Р.: Каталог длинных некодирующих РНК человека GENCODE v7: анализ их генной структуры, эволюция, и выражение. Genome Res. 2012, 22 (9): 1775-1789. 10.1101 / гр.132159.111.

Артикул PubMed Central PubMed CAS Google ученый

6.

Dunham I, Kundaje A, Aldred SF, Collins PJ, Davis CA, Doyle F, Epstein CB, Frietze S, Harrow J, Kaul R, Khatun J, Lajoie BR, Landt SG, Lee BK, Pauli F, Rosenbloom KR, Sabo P, Safi A, Sanyal A, Shoresh N, Simon JM, Song L, Trinklein ND, Altshuler RC, Birney E, Brown JB, Cheng C, Djebali S, Dong X, Dunham I и др.: Интегрированная энциклопедия элементов ДНК в геноме человека. Природа. 2012, 489 (7414): 57-74. 10.1038 / природа11247.

Артикул CAS Google ученый

7.

Плесси С., Бертин Н., Такахаши Х., Симоне Р., Салимулла М., Лассманн Т., Витезич М., Северин Дж., Оливариус С., Лазаревич Д., Хорниг Н., Орландо В., Белл I, Гао Х, Дюмэ Дж, Капранов П., Ван H, Дэвис CA, Gingeras TR, Kawai J, Daub CO, Hayashizaki Y, Gustincich S, Carninci P: Связывание промоторов с функциональными транскриптами в небольших образцах с помощью nanoCAGE и CAGEscan. Нат методы. 2010, 7 (7): 528-534. 10.1038 / nmeth.1470.

Артикул PubMed Central PubMed CAS Google ученый

8.

Goecks J, Nekrutenko A, Taylor J, Galaxy Team: Galaxy: комплексный подход для поддержки доступных, воспроизводимых и прозрачных вычислительных исследований в науках о жизни. Genome Biol. 2010, 11 (8): 86-10.1186 / gb-2010-11-8-r86.

Артикул Google ученый

9.

Ли Х, Хандакер Б., Вайсокер А., Феннелл Т., Руан Дж., Гомер Н., Март Дж., Абекасис Дж., Дурбин Р., Подгруппа обработки данных проекта «1000 геном»: формат выравнивания последовательностей / карты и SAMtools.Биоинформатика. 2009, 25 (16): 2078-2079. 10.1093 / биоинформатика / btp352.

Артикул PubMed Central PubMed Google ученый

10.

Li H, Durbin R: Быстрое и точное согласование коротких считываний с помощью преобразования Барроуза – Уиллера. Биоинформатика. 2009, 25 (14): 1754-1760. 10.1093 / биоинформатика / btp324.

Артикул PubMed Central PubMed CAS Google ученый

11.

Quinlan AR, Hall IM: BEDTools: гибкий набор утилит для сравнения геномных характеристик. Биоинформатика. 2010, 26 (6): 841-842. 10.1093 / биоинформатика / btq033.

Артикул PubMed Central PubMed CAS Google ученый

12.

Маэда Н., Нишиёри Х., Накамура М., Кавадзу К., Мурата М., Сано Х, Хаясида К., Фукуда С., Тагами М., Хасэгава А., Мураками К., Шредер К., Ирвин К., Хьюме Д., Хаясизаки Ю. , Carninci P, Suzuki H: Разработка метода маркировки штрих-кода ДНК для мониторинга динамических изменений в экспрессии генов с использованием высокопроизводительного секвенатора.Биотехники. 2008, 45 (1): 95-10.2144 / 000112814.

Артикул PubMed CAS Google ученый

13.

Lassmann T, Hayashizaki Y, Daub CO: TagDust — программа для устранения артефактов из данных секвенирования следующего поколения. Биоинформатика. 2009, 25 (21): 2839-2840. 10.1093 / биоинформатика / btp527.

Артикул PubMed Central PubMed CAS Google ученый

14.

Lassmann T, Hayashizaki Y, Daub CO: SAMStat: мониторинг систематических ошибок в данных секвенирования следующего поколения. Биоинформатика. 2011, 27 (1): 130-131. 10.1093 / биоинформатика / btq614.

Артикул PubMed Central PubMed CAS Google ученый

15.

Кирчер М., Стензель У., Келсо Дж .: Улучшенный вызов базы для анализатора генома Illumina с использованием стратегий машинного обучения. Genome Biol. 2009, 10 (8): 83-10.1186 / gb-2009-10-8-r83.

Артикул Google ученый

16.

Fujita PA, Rhead B, Zweig AS, Hinrichs AS, Karolchik D, Cline MS, Goldman M, Barber GP, Clawson H, Coelho A, Diekhans M, Dreszer TR, Giardine BM, Harte RA, Hillman- Джексон Дж., Хсу Ф., Киркуп В., Кун Р.М., Ларнед К., Ли С.Х., Мейер Л.Р., Поль А., Рэйни Б.Дж., Розенблум К.Р., Смит К.Э., Хаусслер Д., Кент В.Дж.: База данных браузера генома UCSC: обновление 2011. Нуклеиновые кислоты Res. 2011, 39 (приложение 1): 876-882.

Артикул Google ученый

17.

Frith MC, Valen E, Krogh A, Hayashizaki Y, Carninci P, Sandelin A: код инициации транскрипции в геномах млекопитающих. Genome Res. 2008, 18 (1): 1-12.

Артикул PubMed Central PubMed CAS Google ученый

18.

Suzuki R, Shimodaira H: Pvclust: пакет R для оценки неопределенности в иерархической кластеризации. Биоинформатика. 2006, 22 (12): 1540-1542. 10.1093 / биоинформатика / btl117.

Артикул PubMed CAS Google ученый

19.

Некрутенко А., Тейлор Дж .: Интерпретация данных секвенирования нового поколения: повышение воспроизводимости и доступности.

No related posts.