Search

Abstract There is a need to define regions of gene activation or repression that control human kidney cells in states of health, injury, and repair to understand the molecular pathogenesis of kidney disease and design therapeutic strategies. Comprehensive integration of gene expression with epigenetic features that define regulatory elements remains a significant challenge. We measure dual single nucleus RNA expression and chromatin accessibility, DNA methylation, and H3K27ac, H3K4me1, H3K4me3, and H3K27me3 histone modifications to decipher the chromatin landscape and gene regulation of the kidney in reference and adaptive injury states. We establish a spatially-anchored epigenomic atlas to define the kidney’s active, silent, and regulatory accessible chromatin regions across the genome. Using this atlas, we note distinct control of adaptive injury in different epithelial cell types. A proximal tubule cell transcription factor network of ELF3, KLF6, and KLF10 regulates the transition between health and injury, while in thick ascending limb cells this transition is regulated by NR2F1. Further, combined perturbation of ELF3, KLF6, and KLF10 distinguishes two adaptive proximal tubular cell subtypes, one of which manifested a repair trajectory after knockout. This atlas will serve as a foundation to facilitate targeted cell-specific therapeutics by reprogramming gene regulatory networks.

Eyewitness errors contribute to wrongful convictions. Here, the authors present a lineup procedure that reveals the structure of eyewitness memory, reduces decision bias, and measures performance of individual witnesses.

Abstract: Recurrent mutations implicate several epigenetic regulators in the early molecular pathobiology of myelodysplastic syndromes (MDS). We hypothesized that MDS subtypes defined by DNA methylation (DNAm) patterns could enhance our understanding of MDS disease biology and identify patients with convergent epigenetic profiles. Bisulfite padlock probe sequencing was used to measure DNAm of ∼500 000 unique cytosine guanine dinucleotides covering 140 749 nonoverlapping regulatory regions across the genome in bone marrow DNA samples from 141 patients with MDS. Application of a nonnegative matrix factorization (NMF)–based decomposition of DNAm profiles identified 5 consensus clusters described by 5 NMF components as the most stable grouping solution. Each of the 5 NMF components identified by this approach correlated with specific genetic abnormalities and categorized patients into 5 distinct methylation clusters, each largely defined by a single NMF component. Methylation clusters displayed unique differentially methylated regulatory loci enriched for active and bivalent promoters and enhancers. Two clusters were enriched for samples with complex karyotypes, although only one had an increased number of TP53 mutations. Each of the 3 most frequently mutated splicing factors, SF3B1, U2AF1, and SRSF2, was enriched in different clusters. Mutations of ASXL1, EZH2, and RUNX1 were coenriched in the SRSF2-containing cluster. In multivariate analysis, methylation cluster membership remained independently associated with overall survival. Targeted DNAm profiles identify clinically relevant subtypes of MDS not otherwise distinguished by mutations or clinical features. Patients with diverse genetic lesions can converge on common DNAm states with shared pathogenic mechanisms and clinical outcomes.

Biological systems are inherently hierarchal and multiscale in time and space. A major challenge of systems biology is to describe biological systems as a computational model, which can be used to derive novel hypothesis and drive experiments leading to new knowledge. The constraint-based reconstruction and analysis approach has been successfully applied to metabolism and to the macromolecular synthesis machinery assembly. Here, we present the first integrated stoichiometric multiscale model of metabolism and macromolecular synthesis for Escherichia coli K12 MG1655, which describes the sequence-specific synthesis and function of almost 2000 gene products at molecular detail. We added linear constraints, which couple enzyme synthesis and catalysis reactions. Comparison with experimental data showed improvement of growth phenotype prediction with the multiscale model over E. coli's metabolic model alone. Many of the genes covered by this integrated model are well conserved across enterobacters and other, less related bacteria. We addressed the question of whether the bias in synonymous codon usage could affect the growth phenotype and environmental niches that an organism can occupy. We created two classes of in silico strains, one with more biased codon usage and one with more equilibrated codon usage than the wildtype. The reduced growth phenotype in biased strains was caused by tRNA supply shortage, indicating that expansion of tRNA gene content or tRNA codon recognition allow E. coli to respond to changes in codon usage bias. Our analysis suggests that in order to maximize growth and to adapt to new environmental niches, codon usage and tRNA content must co-evolve. These results provide further evidence for the mutation-selection-drift balance theory of codon usage bias. This integrated multiscale reconstruction successfully demonstrates that the constraint-based modeling approach is well suited to whole-cell modeling endeavors.

Bauhinia × blakeana Dunn is traditionally used as vegetables, medicinal herbs to treat diseases, and ornamental trees. The current study was performed to evaluate the phytochemicals, total phenolic (TPC) and total flavonoid (TFC) contents, antioxidant activity, and α-glucosidase inhibitability of B× blakeana leaf and flower from Vietnam. Qualitative phytochemical analysis showed positive results for carbohydrates, organic acids, carotenoids, steroids, cardiac glycosides, triterpenoids, saponins, flavonoids, and tannins. The TPC and TFC obtained from B× blakeana leaf were 99.81 ± 0.94 (mg GAE/g E) and 114.93 ± 1.06 (mg RE/g E), respectively, whereas they were 40.45 ± 0.50 (mg GAE/g E) and 59.61 ± 0.85 (mg RE/g E) from B× blakeana flower. The DPPH radical scavenging capacity assay of the crude ethanolic extracts of B× blakeana leaf (IC50 = 266.52 ± 1.03 µg/mL; R² = 0.9864) and flower (IC50 > 1000 µg/mL) was determined. The leaf and flower extracts showed significant α-glucosidase inhibitory activity with IC50 values of 61.88 ± 0.19 µg/mL (R² = 0.9838), 190.79 ± 0.18 µg/mL (R² = 0.9891), respectively. These results indicated that the extract of B× blakeana leaf and flower can be a promising candidate for alternative drug or functional food discovery, and nutritional recommendations for the control of oxidative stress and diabetes. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Tumor heterogeneity is a major barrier to effective cancer diagnosis and treatment. We recently identified cancer-specific differentially DNA-methylated regions (cDMRs) in colon cancer, which also distinguish normal tissue types from each other, suggesting that these cDMRs might be generalized across cancer types. Here we show stochastic methylation variation of the same cDMRs, distinguishing cancer from normal tissue, in colon, lung, breast, thyroid and Wilms' tumors, with intermediate variation in adenomas. Whole-genome bisulfite sequencing shows these variable cDMRs are related to loss of sharply delimited methylation boundaries at CpG islands. Furthermore, we find hypomethylation of discrete blocks encompassing half the genome, with extreme gene expression variability. Genes associated with the cDMRs and large blocks are involved in mitosis and matrix remodeling, respectively. We suggest a model for cancer involving loss of epigenetic stability of well-defined genomic domains that underlies increased methylation variability in cancer that may contribute to tumor heterogeneity. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Cần Thơ là một thành phố ven sông năng động nằm ở vùng hạ lưu sông Mê Kông và phần hữu ngạn của sông Hậu. Trong những năm gần đây, quá trình gia tăng dân số và đô thị hóa nhanh đã gây ra những khó khăn và thách thức rất lớn cho công tác quản lý cấp nước trên địa bàn thành phố Cần Thơ, nhất là các quận nội thành. Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) với khả năng quản lý và phân tích tổng hợp dữ liệu không gian là một công cụ thích hợp để nâng cao hiệu quả công tác quản lý cấp nước tại đây. Để có thể ứng dụng được GIS vào quản lý cấp nước, một trong những yếu tố không thể thiếu đó chính là thành phần dữ liệu không gian. Trong nghiên cứu này, với việc sử dụng GIS đã xây dựng được một cơ sở dữ liệu không gian định dạng ESRI Personal Geodatabase với một bộ dữ liệu raster (ảnh DigitalGlobe), sáu bộ dữ liệu vector (năm bộ dữ liệu bản đồ nền và một bộ dữ liệu chuyên đề), chia thành tất cả 34 lớp dữ liệu vector (19 lớp dữ liệu bản đồ nền và 15 lớp dữ liệu chuyên đề) về hệ thống cơ sở hạ tầng cấp nước tại khu vực nghiên cứu. Đây được xem là một nguồn dữ liệu nghiệp vụ giá trị cho các nhà khoa học và các nhà quản lý tại thành phố Cần Thơ, là cơ sở cho việc ứng dụng GIS để nâng cao hiệu quả công tác quản lý cấp nước tại khu vực này.

Sóc Trăng là tỉnh ven biển ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), nguồn nước cấp đô thị của tỉnh phụ thuộc nhiều vào nguồn nước dưới đất, tuy nhiên nguồn nước này đang bị suy giảm cả về chất và lượng, nghiên cứu chuyển đổi khai thác nước ngầm sang nước mặt là cần thiết và cấp bách. Nghiên cứu áp dụng phương pháp phân tích thống kê thủy văn công trình, phân phối chuẩn và so sánh với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt (QCVN 08-MT:2015/BTNMT) để đánh giá hiện trạng xâm nhập mặn và các chất ô nhiễm gây ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước mặt. Sông Hậu và các nhánh sông, rạch thuộc huyện Kế Sách có rủi ro bị xâm nhập mặn thấp hơn so với các khu vực khác trên địa bàn tỉnh, nguồn nước mặt tại khu vực này thường bị ảnh hưởng bởi những chất ô nhiễm như BOD5, COD, TSS, vi sinh (tổng Coliform) và hàm lượng sắt tổng. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy chất lượng nước trên sông Hậu, rạch Cái Vộp, Cái Trâm, kênh số 1 và đoạn đầu kênh 30/4 có tần suất xuất hiện các chỉ tiêu ô nhiễm thấp hơn các sông rạch khác, do đó các sông rạch này có thể được xem xét sử dụng khai thác nước mặt cho cấp nước của thành phố Sóc Trăng.

Nước mưa là nguồn nước thay thế tiềm năng cho người dân ở Đồng bằng sông Cửu Long, đặc biệt trong điều kiện biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, giá thành của một hệ thống thu gom nước mưa còn khá cao đối với các hộ dân nghèo ở vùng đồng bằng này, đặc biệt là chi phí đầu tư lắp đặt bể chứa nước mưa. Nghiên cứu này được tiến hành từ tháng 07 năm 2016 đến tháng 03 năm 2017 ở thành phố Sóc Trăng, tỉnh Sóc Trăng. Nghiên cứu đã thực hiện các nội dung như sau: 1) Khảo sát 102 hộ dân về hiện trạng sử dụng nước sinh hoạt và tiềm năng khai thác nước mưa; 2) Tính toán tối ưu thể tích bể chứa cho hộ gia đình dựa trên kết quả đầu ra từ bước 1. Theo kết nghiên cứu cho thấy nhu cầu nước của hộ trung bình là từ 300 - 500 lít/ngày, diện tích mái nhà từ 50 - 100 m2, diện tích nơi chứa nước từ 1 - 3 m2. Ứng với nhu cầu nước và khả năng trữ như trên, thể tích bể chứa tối ưu là từ 1 - 3 m3 tùy theo loại vật liệu. Vật liệu kiệu sành có chi phí thấp nhất và thể tích bể chứa tối ưu là 1 - 3 m3, vật liệu bê tông cốt thép có chi phí cao nhất và thể tích bể chứa tối ưu từ 0,5 - 2 m3.

Mục tiêu của nghiên cứu là đánh giá mức độ hạ thấp cao độ nước dưới đất (NDĐ) và phân tích các yếu tố ảnh đến hạ thấp cao độ NDĐ tại thành phố Sóc Trăng, tỉnh Sóc Trăng. Nghiên cứu đã sử dụng: (i) phương pháp thống kê mô tả; và (ii) phương pháp phân tích tương quan. Kết quả nghiên cứu cho thấy: cao độ NDĐ ở 3 tầng chứa nước (Pleistocen giữa – trên (qp2-3), Pleistocen dưới (qp1) và Miocen trên (n13) sụt giảm với tốc độ trung bình từ 0,3 – 0,39 m/năm; trong đó, tầng Pleistocen giữa – trên có tốc độ sụt giảm cao nhất (0,39 m/năm). Ngoài ra, nghiên cứu cũng cho thấy hoạt động khai thác NDĐ của con người có quan hệ mật thiết đến sự hạ thấp cao độ NDĐ tại vùng nghiên cứu. Số hộ dân sử dụng nước và lưu lượng tiêu thụ có tương quan cao với sự hạ thấp cao độ NDĐ; trong khi đó, các yếu tố tự nhiên như lượng mưa, nhiệt độ có tương quan thấp.