p300和HDAC3介导的可逆的乙酰化作用参与调控IL-18 p1启动子荧光素酶报告基因活性

IL-18是调节先天性免疫和获得性免疫的重要细胞因子, 在Th1的发育中起着重要作用. p300是一种具有组蛋白乙酰化酶活性的转录辅因子. HDAC3是一种组蛋白去乙酰化酶. 通过一系列共转染实验证实, p300能够刺激外源IL-18 启动子活性, 而HDAC3则抑制其活性. p300的乙酰化酶活性对于增强IL-18 p1启动子荧光素酶报告基因激活是必需的. p300能提高转录因子c-Fos介导的IL-18启动子荧光素酶报告基因的活性, 这种作用能被HDAC3抑制. p300对于内源IL-18 mRNA 合成有增强作用. 首次证实了组蛋白乙酰化酶和去乙酰化酶参与IL-18 p1启动子活性的调控, 为进一步研究IL-18基因表达调控的机制奠定基础.     

转录辅因子CBP/p300提高转录因子C/EBP介导的人白细胞介素5(IL-5)基因启动子活性

IL-5主要由Th2类细胞产生, 在过敏性哮喘等过敏性疾病的发生过程中起着关键的作用. 转录辅因子CBP/p300本身具有组蛋白乙酰转移酶活性, 参与许多基因的转录调控过程. 腺病毒E1A癌蛋白能与CBP/p300蛋白结合并抑制其活性. 我们分析了E1A蛋白在IL-5基因启动子/荧光素酶报告基因表达调控中的作用, 结果表明E1A蛋白能抑制PMA/离子霉素激活和转录因子C/EBPβ介导的IL-5基因启动子/荧光素酶报告基因的活性. 而突变体E1AΔ2-36蛋白因不能与CBP/p300蛋白结合而不能抑制IL-5基因启动子/荧光素酶报告基因的表达. 此结果揭示, 组蛋白乙酰转移酶CBP/p300参与IL-5基因启动子活性的调控. 另外, 转录辅因子CBP/p300和转录因子C/EBPβ可以协同地激活IL-5基因启动子/荧光素酶报告基因的表达. 为进一步研究IL-5基因表达调控的机制奠定了基础.     

转录辅激活子p300/CBP的结构、功能及其在白细胞介素基因表达调控中的作用

p300/CBP(CREB Binding Protein，CBP)是多功能的转录辅激活子，它们参与细胞周期调控、细胞分化和细胞凋亡等多种生理过程. p300/CBP具有乙酰转移酶活性，能通过乙酰化组蛋白和非组蛋白的方式参与基因的转录调控，同时，它们能在转录因子和基本转录复合物之间起到桥梁作用，而且也能为整合多种转录辅因子提供支架. p300/CBP是肿瘤抑制子，在多种癌症中，都发现了p300/Cbp基因的突变或易位. 另外，在多种神经退行性疾病中，p300/CBP的功能受到抑制可能是引起细胞毒性的根本原因. 现已证明p300/CBP参与多种白细胞介素基因的表达调控. 结合我们的研究结果，本文对p300/CBP的结构、功能及其在白细胞介素基因表达调控中的作用进行评述.     

I型组蛋白去乙酰化酶复合物结构生物学研究进展

I型组蛋白去乙酰化酶复合物是从酵母到人所有真核生物中都保守的依赖于锌离子的组蛋白修饰酶。酿酒酵母Rpd3S和裂殖酵母来源同系物Clr6S包含多个亚基,可以被甲基化修饰的组蛋白H3第36位赖氨酸招募到相关核小体位点,随后对组蛋白H3和H4上的乙酰化修饰位点进行去除,以防止隐匿转录的发生。文章总结了近期关于I型组蛋白去乙酰化酶复合物结构生物学及生化方面的研究进展,对I型组蛋白去乙酰化酶复合物识别核小体底物并对其乙酰化位点进行特异性去除的分子机制进行了讨论。     

家蚕(苏·菊×明·虎)幼虫血清蛋白基因(BmLSP)启动子特性分析

从家蚕品种苏·菊×明·虎基因组DNA中克隆了家蚕幼虫血清蛋白基因(1arval serum protein,Bombyx mori,BmLSP)的调控序列,涵盖了第1内含子、第1外显子、启动子区和上游区.通过PCR技术与限制性内切酶酶切方法,以荧光素酶(luc)为报告基因,构建了一系列缺失不同调控元件的报告质粒,在家蚕BmN细胞瞬时表达系统中进行了BmLSP启动子的特性分析.结果表明,含第1内含子和家蚕丝素轻链基因同源区序列的BmLSP启动子活性分别比缺失相应序列的启动子活性提高5.8和4.4倍,暗示该两段调控序列中含有增强启动子活性的调控元件.上游区失活的部分水手转座子元件对BmLSP启动子活性有一定的抑制作用.此外,外源昆虫保幼激素类似物(JHA)呈现剂量依赖效应,低浓度处理增强启动子活性,高浓度处理起抑制作用;而蜕皮激素(MH)对其活性没有显著影响.     

家蚕(苏·菊×明·虎)幼虫血清蛋白基因(BmLSP)启动子特性分析

从家蚕品种苏·菊×明·虎基因组DNA中克隆了家蚕幼虫血清蛋白基因(larval serum protein, Bombyx mori, BmLSP)的调控序列, 涵盖了第1内含子、第1外显子、启动子区和上游区. 通过PCR技术与限制性内切酶酶切方法, 以荧光素酶(luc)为报告基因, 构建了一系列缺失不同调控元件的报告质粒, 在家蚕BmN细胞瞬时表达系统中进行了BmLSP启动子的特性分析. 结果表明, 含第1内含子和家蚕丝素轻链基因同源区序列的BmLSP启动子活性分别比缺失相应序列的启动子活性提高5.8和4.4倍, 暗示该两段调控序列中含有增强启动子活性的调控元件. 上游区失活的部分水手转座子元件对BmLSP启动子活性有一定的抑制作用. 此外, 外源昆虫保幼激素类似物(JHA)呈现剂量依赖效应, 低浓度处理增强启动子活性, 高浓度处理起抑制作用; 而蜕皮激素(MH)对其活性没有显著影响.     

代谢调控的新发现

能量代谢一直是最为热门的研究领域之一. 对乙酰化调控代谢的机理的研究发现, 代谢酶类赖氨酸残基的乙酰化修饰与很早就发现的转录调控、反馈抑制、变构调节及磷酸化修饰一样, 是一种广泛存在于原核和真核生物体内的保守代谢调控机制, 即乙酰化修饰不仅可以抑制/激活代谢酶的催化活力、影响蛋白的稳定性, 还可能协调代谢途径中各个代谢酶类的活性, 并在协调不同通路的代谢流分布中发挥更为广泛的生理功能, 进而在细胞整体水平上调控代谢. 最近还发现一些中间代谢物在细胞信号中起重要作用, 不平衡地积累2-羟基戊二酸或减少α-酮戊二酸会对加双氧酶蛋白家族产生重要的影响, 改变包括HIF途径在内的肿瘤相关信号通路, 并可能引起组蛋白甲基化修饰的改变. 由于代谢与人类疾病紧密相关, 这些新的发现在科学界引起了人们广泛的兴趣.     

全反式维甲酸对SH-SY5Y细胞全基因组启动子区组蛋白H3乙酰化修饰的影响

为研究全反式维甲酸(all-trans retinoic acid, ATRA, 简称RA)诱导人类神经细胞分化的表观遗传调控机制, 应用染色质免疫沉淀与启动子芯片联合技术(ChIP-on-chip), 对RA诱导24 h后神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞中两万余个基因启动子区的组蛋白H3乙酰化修饰状态进行了高通量检测和分析. 首先分别制备RA处理组和对照组的标记探针, 然后将人类基因组启动子芯片与探针进行杂交, 获得RA诱导SH-SY5Y细胞分化早期全基因组启动子区H3组蛋白乙酰化的数据. 结果分析显示, RA处理导致597个基因启动子的乙酰化程度显著升高、647个基因降低. 本研究结果显示上述技术的高效与可行, 并为深入研究RA诱导分化相关基因的表观遗传调控机制奠定了基础.     

PKB与SMAD3相互作用调节前列腺癌细胞株PC-3对TGF-β的敏感性

前列腺癌对TGF-β诱导的生长抑制不敏感, 而PI3K-PKB信号通路在大多数前列腺癌中高度活化. 通过生长抑制实验和荧光素酶报告基因系统发现, PI3K-PKB信号通路抑制前列腺癌细胞PC-3对TGF-β诱导的生长抑制和细胞周期停滞的反应; PI3K-PKB信号通路抑制TGF-β诱导的基因转录. 免疫共沉淀结果显示, PKB与Smad3之间存在蛋白质相互作用, 两者之间的相互作用是通过Smad3的MH2和Linker结构域介导的; TGF-β减弱PKB与Smad3的结合, 胰岛素(模拟PKB活化)增强两者的结合; PKB与Smad3的结合是PKB激酶活性依赖的, 丧失激酶活性的PKB不能与Smad3相互作用. 结果表明, 前列腺肿瘤丧失对TGF-β的敏感性与PI3K-PKB 信号通路的过度活化明显相关. PI3K-PKB 信号通路通过PKB与Smad3的结合抑制TGF-β诱导的生长抑制和基因转录.     

一个新的元件(NIRS)参与白介素2受体 a 基因的调控

为研究白细胞介素2受体a亚基(IL-2Ra)基因中与负调控元件NRE (-391/-381 bp)呈反向重复的序列NIRS (-153/-143 bp)中, 在该基因表达中的作用, 通过检测Jurkat细胞及HeLa细胞中荧光素酶报告基因活性发现, NIRS与NRE不仅共同阻遏IL-2Ra基因的组成性表达, 还共同参与介导PHA对该基因启动子的诱导活性. EMSA检测显示, 激活前后的Jurkat细胞及HeLa细胞中均含有双链NIRS和双链NRE的结合蛋白; HeLa细胞中还含有与这两个序列结合的单链结合蛋白; 但是, 激活前后的Jurkat细胞抽提物分别加入HeLa细胞抽提物与单链DNA的结合体系中均能产生超迁移现象, 其中活化细胞抽提物呈现较强的迁移结合带. 紫外交联实验检测发现, 在激活前后的Jurkat细胞和HeLa细胞中均存在双链DNA结合蛋白p83. 结果显示, 不同细胞中, 反式作用因子能通过NRE和/或NIRS元件以及单、双链DNA的选择性对IL-2Ra 基因启动子活性起关键调控作用.     

Ras蛋白在组蛋白乙酰化修饰介导的多头绒泡菌(Physarum polycephalum)细胞周期调控中的作用

在天然同步化的多头绒泡菌(Physarum polycephalum)细胞中, 组蛋白去乙酰化酶抑制剂Trichostatin A (TSA) 阻断了细胞周期S/G2, G2/M以及走出有丝分裂期的转换, 同时影响了2种ras基因(Ppras1 和Pprap1)的转录以及Ras蛋白的表达水平. 抗Ras蛋白的抗体中和实验结果表明, Ras蛋白通过调节Cyclin B1的表达水平在细胞周期转换点的调控中起重要作用. 以上结果表明, 在多头绒泡菌细胞中Ras蛋白可能是参与组蛋白乙酰化修饰介导的细胞周期调控过程的一个关键因子.     

热休克反应负调节小鼠巨噬细胞IL-18的表达

热休克反应(HSR)是机体或细胞保护自身免受一系列有害刺激的自我保护性反应, 近年来的研究表明它还参与了细胞因子的表达调节. IL-18是调节免疫反应的一个重要的细胞因子. 研究了小鼠巨噬细胞(RAW264.7)中HSR对脂多糖(LPS)诱导的IL-18表达的效应, 结果表明, HSR强烈抑制了LPS引起的IL-18的mRNA的转录和蛋白分泌. 进一步对这一下调效应机制的研究表明, 在热休克细胞中, 介导IL-18表达的转录因子AP-1与IL-18启动子区域(-1120 ~ -1083)的DNA序列结合活性明显下降, AP-1上游激酶JNK的磷酸化水平也显著降低. 上述这些研究结果提示, HSR对IL-18表达的下调效应与JNK/AP-1信号通路的抑制密切相关.     

EB病毒潜伏膜蛋白1介导c-Jun/Jun B异源二聚体对p16的调节

EB病毒编码的潜伏膜蛋白 1 (LMP1)是重要的致瘤蛋白, 可活化包括AP-1在内的多个转录因子. 转录因子功能性活化体现在其与靶基因启动子结合, 反式激活靶基因转录, 调节靶基因的表达, 从而发挥其生物学效应. 最近发现LMP1可介导c-Jun/Jun B活性异源二聚体的形成, 为寻找其靶基因提供了重要的依据. 采用生物信息学技术, 确定了c-Jun/Jun B活性异源二聚体调控的潜在靶基因p16; 在此基础上, 利用建立的Tet-on系统调控LMP1表达的细胞系, 采用间接免疫荧光法联合激光共聚焦荧光显微镜技术、Western blot方法、荧光素酶活性检测、Super-EMSA方法和流式细胞术, 探讨LMP1介导c-Jun/Jun B异源二聚体对p16的调节功能. 结果表明, LMP1介导的c-Jun/Jun B异源二聚体可下调p16启动子活性及其表达, 并影响细胞的演进. 该研究在AP-1信号传导通路和细胞周期之间建立了新的直接联系, 从而为肿瘤发病机制研究提供了新的思路和实验模式.     

内毒素对小鼠多种组织中A至I RNA编辑酶活性和mRNA中肌苷的诱导

A至I RNA编辑是近年来发现的一种遗传信息修饰新机制，它对于维持生物体的生命活动必不可少，某些转录后的前mRNA必须经过A至I RNA编辑才能生成结构和功能正确的蛋白质。研究发现在内毒素刺激下小鼠肺、脾、胸腺和淋巴结等器官中RNA编辑酶活性呈现时间依赖性增强，编辑酶活性在4－6h到达峰值，其增高活性的维持可以达16h。内毒素刺激后，自小鼠肺脏和脾脏分离出的mRNA中肌苷的数量呈现时间依赖性增多，经过校正计算后的结果显示，与对照时间点的结果相比，内毒素刺激使pI增加达4．5倍。由于黑色素瘤细胞中内源性RNA编辑酶活性极低，由该细胞核失控转录出的RNA中的A几乎未受到编辑，然而将该RNA与小鼠胸腺提取物共同反应后，RNA中发生A至I编辑反应，这一编辑反应在内毒素刺激后的胸腺提取物中明显增强。结果表明，在内毒素刺激条件下，众多基因受到A至I RNA编辑的调控，并且提示RNA编辑酶可能在急性炎症时的调控免疫系统功能和调控基因产物多样性方面发挥重要作用。     

p53修饰及其相互作用的研究进展

p53是一个重要的抑癌分子, 在抑制肿瘤发生发展过程中起关键作用. 正常生理状况下, p53水平很低, 细胞受到外界刺激后, p53水平升高, 稳定性增强, 继而参与细胞周期阻滞、细胞衰老、DNA修复或细胞凋亡等重要的生命过程. p53功能的精确调控至关重要, 涉及一系列翻译后修饰(泛素化、乙酰化、磷酸化、甲基化、泛素样蛋白质修饰等等), 这些作用互相协作、相互影响, 从而精密调节p53的活性. 本文探讨p53的各种修饰作用, 并分析其各种修饰与肿瘤发生的相互关系, 为肿瘤的治疗提供一些参考价值.     

一个新的元件(NIRS)参与白介素2受体α 基因的调控

为研究白细胞介素2受体α亚基（IL－2Rα）基因中与负调控元件NRE（－391／－381bp）呈反向重复的序列NIRS（－153／－143bp）在该基因表达中的作用,通过检测Jurkat细胞及HeLa细胞中荧光素酶报告基因活性,发现NIRS与NRE不仅共同阻遏IL－2Rα基因的组成性表达,还共同参与介导RHA对该基因启动子的诱导活性。EMSA检测显示,激活前后的Jurkat细胞及HeLa细胞中均含有双链NIRS和双链NRE的结合蛋白;HeLa细胞中还含有与这两个序列结合的单链结合蛋白;但是,激活前后的Jurkat细胞抽提物分别加入HeLa细胞抽提物与单链DNA的结合体系中均能产生超迁移现象,其中活化细胞抽提物呈现较强的迁移结合带,紫外交联实验检测发现,在激活前后的Jurkat细胞和HeLa细胞中均存在双链DNA结合蛋白p83。结果显示,不同细胞中,反式作用因子能通过NRE和／或NIRS元件以及单、双链DNA的选择性对IL－2Rα基因启动子活性起关键调控作用。     

水稻杂种优势的转录组基础

在杂交种中,亲本等位基因的表达将会发生变化,导致杂交种转录组活性不同于亲本.通过比较杂交种与亲本之间的转录组活性差异,鉴定出这些差异的调控因子并建立起其与表型差异的联系,就可能从分子水平上解析杂种优势形成的机理.在水稻杂交种全基因组基因差异表达分析的不同研究中,由于所采用转录组分析平台和实验取材组织器官等的差异,所鉴别出来的差异表达基因及其在杂交种中的表达变化模式各不相同.然而,某些研究也揭示了一些共性的结果,主要体现在水稻杂交种中差异表达基因的生物学功能在光合作用、碳水化合物代谢和能量代谢途径中富集.对于导致水稻杂交种转录组活性变化的原因,可以从基于基因启动子区顺式调控元件和与其相结合的反式作用因子的遗传调控机制,以及从基于DNA甲基化、组蛋白修饰和小RNA的表观遗传调控机制两方面来进行解释.今后在水稻杂交种转录组活性变化的分析中,需要针对特定的生物学性状来进行,并提高基因差异表达分析的精确性和特异性.此外,由于杂种优势是多个数量性状的综合体现,可以将全基因组的基因差异表达分析与杂种优势的QTL(quantitative trait loci,数量性状位点)定位及GWAS(genome-wide association studies,全基因组关联分析)等数量遗传学方法相结合,以对水稻杂种优势分子机理进行深入解析.     

短小芽孢杆菌启动子活性片段的克隆、表达及序列特征分析

利用启动子探测载体克隆在组织培养水稻表面定殖外附生的短小芽孢杆菌的启动子活性片段。对克隆到的启动子片段进行了序列测定,证明均为新的DNA序列。通过测定CAT酶活性、对启动CAT基因转录的强度进行了分析,得到了6个较强的启动子元件。用RNA引物延伸法对启动子序列的转录起始点进行了定位,并对启动子的结构进行了初步分析,发现有3个启动子与枯草杆菌σ^29型启动子结构相似,其余两个为未知的启动子。     

CopG蛋白介导的DNA弯曲对σ54依赖型启动子转录起始的调控作用

以glnAp2, nifLp和glnHp2为研究对象, 在不改变上游序列增强子元件和核心启动子之间距离的前提下, 将DNA弯曲蛋白CopG的靶位点替换插入到两者之间的不同位置, 构建了一系列的同源启动子. 在大肠杆菌中, 这些同源启动子的活性被CopG介导的DNA弯曲激活或者被抑制. 不同位置的CopG靶位点, 在具有相同调控模式的同源启动子中(无论是激活还是抑制)相距为整数个螺旋, 在具有相反调控模式的同源启动子中相距为整数加半个螺旋. 我们的实验结果表明, CopG介导的DNA弯曲可能通过改变σ⁵⁴RNA聚合酶和NtrC在DNA螺旋上的相对相位关系进而可以调控σ⁵⁴依赖型启动子的转录起始.     

小鼠眼角膜上皮细胞中IL-1β对Fas配体的表达调控研究

Fas配体(Fas Ligand, FasL)在多种不同的上皮细胞中均见表达, 在炎症反应中诱导Fas阳性免疫细胞凋亡以保护组织. 为了研究眼角膜炎症反应过程与Fas配体之间的关系, 本研究检测了在眼角膜上皮细胞中IL-1β对FasL的表达翻译水平以及细胞毒性的影响, 明确了在眼角膜上皮细胞中IL-1β抑制FasL的表达以及蛋白翻译, FasL的启动子活性受到IL-1β作用浓度的影响, 两者呈相关性表现, 发现IL-1β阻断由FasL诱导Fas阳性细胞对于眼角膜上皮细胞的细胞毒性作用. 这些结果表明, 眼角膜上皮细胞FasL受IL-1β的调控.