组蛋白甲基化酶Set2片段调控SET结构域催化活性的探讨

以酿酒酵母为研究材料,通过体外甲基化、体内免疫共沉淀等一系列实验,研究了酵母组蛋白甲基转移酶Set2片段调控SET结构域催化活性的机制。发现将SRI 结构域敲除后（1─618片段）,仅催化产生H3K36的单甲基化,将其WW结构域、CC结构域敲除后（1─475片段）,H3K36无法被甲基化。将Set2截取到仅剩SET催化结构域（1─261片段）,H3K36又可被一甲基化和部分的二甲基化修饰。研究结果表明SET结构域的催化活性并非由Set2蛋白自身折叠调控。     

组蛋白去甲基化酶JHDM1的晶体结构研究

组蛋白甲基化是表观遗传修饰方式中的一种,参与异染色质形成、基因印记、X染色体失活和基因转录调控。组蛋白甲基化过程的异常参与多种肿瘤的发生。既往认为组蛋白甲基化是稳定的表观遗传标记,然而最近许多组蛋白特异性去甲基化酶的发现对这一观点提出了挑战。JHDM1是第一个被发现含有JmjC结构域的组蛋白去甲基化酶,它能够特异性地除去H3赖氨酸36位二甲基化和一甲基化修饰,但是不能去除H3赖氨酸36位三甲基化修饰。为了从分子水平上揭示JHDM1的去甲基化催化机理,我们解析了hJHDM1A及其与α-酮戊二酸复合的晶体结构。结构比较揭示α-酮戊二酸的结合能够稳定围绕活性中心的柔性环,这一构像变化对于hJHDM1A发挥去甲基化活性是非常重要的。结合突变试验结果,我们提出了底物的潜在结合位点,结构分析也揭示高度保守的S145对于区分不同的赖氨酸甲基化程度起重要作用。     

组蛋白甲基化的阅读器识别机制研究进展

 组蛋白甲基化修饰对遗传信息解读有着重要影响,是表观遗传调控的主要机制之一。组蛋白甲基化可以被一类称作"阅读器"的结构域所特异识别并介导下游生物学事件。本文综述了目前已知的组蛋白甲基化阅读器(包括"皇室家族"成员、PHD锌指及BAH 等结构域)的结构特征及其对于甲基化修饰位点和程度特异性识别的分子基础。另外,探讨了表观遗传修饰调控中的组合识别、修饰对话等概念与机制。     

植物蛋白乙酰化/去乙酰化与代谢和基因表达调控研究进展

植物细胞中组蛋白赖氨酸乙酰化修饰对基因表达具有重要的作用,同时影响糖酵解、三羧酸循环和光合作用途径中非组蛋白的代谢酶活性。因此,识别参与调控代谢酶活性的HAT和HDAC具有重要意义。相反,代谢物如乙酰-Co A和NAD+参与蛋白可逆乙酰化进程,并且它们在细胞内的水平可能影响组蛋白乙酰化酶和组蛋白去乙酰化酶的活性。从组蛋白质赖氨酸乙酰化可逆过程、蛋白乙酰化酶和组蛋白去乙酰化酶分类及其细胞内分布和代谢酶的活性研究阐述了HAT和HDAC的作用及其研究进展。     

国外期刊亮点

正破译"组蛋白密码"识别新机制清华大学医学院基础医学系和结构生物学中心XXiiaaoonnaann SSuu等从结构生物学角度解析组蛋白甲基化修饰识别新机制,进一步探索了表观遗传调控研究。研究成果发表于3月15日出版的GenesDev。该研究报道了Spindlin1蛋白特异识别一种新型组蛋白甲基化修饰组合H3"K4me3─R8me2a"的分子结构基础,并结合细胞生物学研究,探讨了该识别在结肠癌Wnt信号通路中的激活调控作用。结构研究表明Spindlin1分别通过串联Spin/Ssty结构域2和1特异性识别组蛋白H3K4me3和H3R8me2a甲基化修饰;利用等温量热滴定法测定该识别的结合常数高达45 nmol,是目前已报导的结合力最强的组蛋白修饰识别事件,充分显示了组蛋白修饰多价态识别的潜力。     

MEN1基因生物学功能研究进展

MEN1基因是多发性内分泌肿瘤1型综合征(MEN1)的关键致病基因之一.其编码蛋白menin在细胞核中与混合谱系淋巴瘤基因(MLL)等大量关键转录因子相互作用,直接参与组蛋白甲基化修饰等表观遗传调控过程,对靶基因转录和细胞表型的维持起关键的调控作用.MEN1基因突变导致的menin表达或核转位异常将引起一系列信号通路紊乱,进而引起内分泌系统疾病如MEN1.近年来,随着研究的深入,发现menin参与调控的组蛋白3的赖氨酸4残基(H3K4)甲基化修饰与内分泌系统肿瘤以及非内分泌系统如血液系统肿瘤的发生密切相关;我们最近的研究结果显示,menin通过赖氨酸27残基(H3K27)组蛋白甲基化修饰调控的多效生长因子等关键信号通路是调节肺癌表型的重要机制之一,提示menin在内分泌系统之外的广泛的生物学作用.综述了本实验室及国际上关于menin生物学功能的经典及最近的研究,重点介绍menin在非内分泌系统肿瘤发生发展中的关键作用及其调控的组蛋白修饰特点、规律.同时根据我们新近的研究,提出menin在其他系统疾病发生中的可能作用.这些新发现将有助于进一步深入揭示menin介导的表观遗传学调控在疾病发生中的关键作用,为以menin为靶点的疾病治疗提供崭新思路.     

组蛋白H3K36位点甲基转移酶识别组蛋白底物的分子机制研究进展

组蛋白H3第36位赖氨酸的甲基化修饰在染色质上含量丰富,与活跃转录以及DNA损伤修复等重要生理过程相关．H3K36位点可以被一甲基化、二甲基化和三甲基化3种形式修饰,目前已知的负责组蛋白H3K36三甲基化修饰的人源蛋白是SETD2,负责组蛋白H3K36二甲基化修饰的酶包含NSD1、NSD2和NSD3和ASH1L共4名成员．这些H3K36甲基转移酶都具有非常特异的H3K36位点选择性,因此,对调控体内H3K36甲基化修饰的水平和分布十分重要．此外,它们的表达异常与人类的多种疾病相关．因此,解析组蛋白H3K36甲基转移酶识别并修饰组蛋白底物的分子机制,对揭示这些酶参与的表观遗传调控机制及其在体内的生理功能都具有十分重要的意义．早期的研究使得人们对组蛋白H3K36甲基转移酶催化底物的机制有了较深入的认识,但是由于解析的修饰酶与底物复合物的结构较少,对这些酶特异识别组蛋白底物分子机制的认识尚有很多不足．近年来,随着冷冻电镜技术的应用,H3K36甲基转移酶与核小体底物的复合物结构相继取得了突破,极大地推进了人们对这些酶识别并催化组蛋白底物分子机制的认识．本文以这几个组蛋白H3K36甲基转移酶为主要目标,对其分子机制的最新进展进行介绍总结．      

组蛋白赖氨酸甲基转移酶DOT1L抑制剂分子水平高通量筛选模型的建立

类端粒沉默干扰体1(disruptor of telomeric silencing 1-like,DOT1L)是一种能够催化组蛋白H3第79位赖氨酸(H3K79)发生甲基化修饰的表观遗传调控酶,是第一个被发现不含有SET结构域的赖氨酸甲基转移酶.H3K79位点的甲基化程度能够影响和调控某些特定基因的表达,与急性髄性白血病(acute myelocytic leukemia,AML)的发生与发展密切相关.为建立一种分子水平DOT1L小分子抑制剂的高通量筛选模型,以EPZ-5676为阳性化合物,探讨最佳反应酶浓度、底物浓度及反应时间等,并对优化后的反应体系进行检测和确认.通过对多种参数优化使得高通量筛选体系的Z'因子达到0.54,表明已成功建立了DOT1L小分子抑制剂高通量筛选模型.     

组蛋白甲基化修饰在小鼠早期胚胎发育中的建立与调控

 组蛋白修饰作为重要的表观遗传修饰，在调控胚胎基因表达、胚胎细胞的命运决定及胚胎基因组的稳定性等方面均起了很重要的作用。微量测序技术的发展使从全基因组水平上检测植入前胚胎的组蛋白修饰成为可能。综述了近年来利用该技术对小鼠早期胚胎发育过程中的组蛋白甲基化修饰研究的最新进展，总结了在胚胎基因激活及第一次细胞分化过程中组蛋白H3K4me3和H3K27me3修饰不同的建立和动态变化趋势，这些研究为探索胚胎发育和细胞分化的表观调控机制奠定了基础。     

不同组蛋白修饰以及修饰与修饰酶之间的关系

核小体是染色质的基本结构单位,核小体组蛋白尾部可以发生甲基化、乙酰化等多种共价修饰.以含有组蛋白修饰酶的修饰数据库为基础,借助网络研究了一些修饰之间以及与修饰酶之间的关联关系,同时从相关修饰酶及其复合物的角度分析了这些关联.结果显示部分修饰之间或与相关修饰酶之间存在直接的关联关系.包含修饰酶的酶复合物可以通过自身的蛋白结构域与甲基化或者乙酰化修饰结合,进一步利用自身的修饰酶亚基催化其它组蛋白修饰,从而使得两种组蛋白修饰之间建立关联.     

植物表遗传学研究进展

本文综述了表遗传学这一新的分子生物学领域的提出及其在植物中的研究进展 ,阐述了DNA甲基化、组蛋白密码、RNA介导的基因沉默和PcG蛋白等表遗传因素在植物生长发育过程中对基因表达调控的重要作用 ,以及这些因素间存在的相互关系 ,并对表遗传学研究在植物中的发展前景做出了展望 .     

组蛋白去甲基化酶LSD1的结构和功能研究进展

组蛋白去甲基化酶LSD1的发现是表观遗传学领域的重要进展,揭示了组蛋白赖氨酸甲基化和其他化学修饰如乙酰化、磷酸化、泛素化等一样是一个动态调节的过程.结构和功能研究显示 LSD1调控着基因转录的激活和抑制以及p53的活性,在癌症的发生和发展中起着重要的作用,是一个潜在的抗癌药物开发靶蛋白.     

人消化道肿瘤的表观遗传学研究

肿瘤的发生机制中有遗传学说和表观遗传学说．后者研究的主要内容包括DNA甲基化修饰和组蛋白的各种修饰．消化道肿瘤的发生发展存在表观遗传修饰的异常,如癌基因的低甲基化和抑癌基因的高甲基化,也同时存在着组蛋白乙酰化等修饰的紊乱．通过干预表观遗传修饰防治消化道肿瘤具有广阔的应用前景．     

肿瘤发生的表观遗传机制和表观治疗方法

表观遗传包括通过DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和RNA干扰等,通过这些机制干扰了正常基因的功能。越来越多的研究表明,DNA甲基化和组蛋白修饰异常,在多种肿瘤的发生中起重要作用。本文对表观遗传的分子机制,和同肿瘤发生的关系,以及肿瘤的表观治疗策略作了详细的综述。     

植物逆境响应的表观遗传调控研究进展

由发育和胁迫条件所导致的基因表达的变化通常依赖于DNA的甲基化修饰、组蛋白修饰、染色质结构以及小RNA等表观修饰。大量研究表明,这种表观修饰在胁迫条件下植物基因的表达中起非常重要的作用。大部分这种由胁迫诱导产生的修饰变化在胁迫条件被解除后能重新回到原来的水平,也有一些修饰的变化十分稳定,这些修饰变化作为"胁迫记忆"可以通过有丝分裂和减数分裂被遗传。表观遗传的应激记忆可能帮助植物更有效地应对以后的胁迫。     

“表观遗传调控的分子机制”研究组——王占新研究组介绍

正表观遗传是指在不改变基因的核苷酸序列的情况下,基因表达性状的可遗传性。表观遗传信息往往通过DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等信息进行传递,对基因的表达调控起重要作用,与机体发育和人类健康密切相关。表观遗传信息由特定的蛋白酶加载,并被特定的结合蛋白识别发挥后续效应,或者被相应的酶去除。表观遗传信息的读写异常与人类的多种疾病相关,因此,研究相关蛋白质复合物的分子机制将为揭示表观遗传调控的奥秘,以及靶向这些蛋白异常导致的人类疾病提供重要分子基础。王占新研究组主要致力于表观遗传信息的修饰以及读取过程中参与的蛋白质复合物分子机制的研究。在高等动物中,表观遗传信息往往是加载在核小体上的,     

酿酒酵母组蛋白H3K14乙酰化对H3K4三甲基化的影响

首先构建酿酒酵母BY4741组蛋白H3第14位赖氨酸突变菌株,该位点突变后则不能被乙酰化.然后通过Western blot检测突变菌株和未突变菌株(对照菌株)的H3K4三甲基化.结果表明,H3K14突变菌株中未检测到H3K4三甲基化,而作为对照的未突变菌株能够检验到H3K4三甲基化修饰.该结果显示酿酒酵母组蛋白H3K14乙酰化能够对H3K4三甲基化产生影响.     

组蛋白修饰组合模式研究进展

核小体是染色质的基本结构单位,核小体组蛋白N末端尾部可以发生甲基化、乙酰化等多种共价修饰.组蛋白密码假设多种组蛋白修饰以组合方式发挥作用.自组蛋白密码假设被提出后,组蛋白修饰组合模式成为表观遗传学领域的重要研究内容.在染色质免疫沉淀基因芯片和免疫沉淀高通量测序等相关实验数据的基础上,多种算法被用于研究组蛋白修饰的组合.文章介绍了组蛋白修饰的发生、位点、相关修饰酶以及生物学功能,对组蛋白修饰组合以及与基因表达关系的研究进行了总结,同时对组蛋白修饰组合模式一些适用的研究方法做了概述和分析.     

水稻表观遗传的研究进展

从DNA甲基化、组蛋白修饰的形成条件及其作用机制等方面,对表观遗传学的一些常见的发生机制进行了简要综述,并对表观遗传在水稻中研究的前景作了展望．     

拟南芥组蛋白甲基转移酶SDG8参与干旱胁迫调控（英文）

植物在生长发育和适应外界干旱胁迫过程中组蛋白的共价修饰发生着动态变化.然而,参与干旱胁迫的组蛋白修饰酶目前知之甚少.我们发现,拟南芥中负责H3第36位赖氨酸二甲基化和三甲基化的甲基转移酶SDG8参与干旱胁迫过程.转录组分析表明SDG8突变导致一系列基因的转录水平发生变化,其中包括与盐、冷、干旱胁迫有关的基因.功能缺失的SDG8呈现出更快的蒸腾作用、较大的气孔直径、对ABA处理的敏感性降低以及对干旱胁迫的耐受性降低等表型.总之,我们的研究表明SDG8可能是参与干旱胁迫过程的一个新的关键因子.