脂肪细胞分化: 一个故事、两个章节

细胞分化是多细胞个体发育和干细胞实现功能活动的基本过程. 作为诱导白色脂肪细胞分化的体外模型, 小鼠3T3-L1前脂肪细胞系的定向分化过程由依赖于细胞周期特定时相(接触抑制期)的许可阶段和独立于细胞周期的执行阶段所组成. 在接触抑制期, 通过细胞代谢方式、细胞周期调控因子和细胞信号转导通路之间的相互作用, 决定了各种染色质表观遗传修饰因子的活动, 从而导致具备脂肪细胞分化潜能的染色质表观遗传修饰模式的形成. 在随后的执行阶段, 这种分化潜能被激素诱发, 通过复杂的基因调控网络的动态活动, 使各种控制脂肪细胞分化基因表达的转录因子按既定的分化时间表打开或者关闭, 并决定相关的靶基因的表达, 最终导致了脂肪细胞的形成.     

JDV转录调节因子Jtat蛋白调控微管的组装及其稳定性

微管作为细胞骨架的主要组成成分之一,在细胞生命过程,如细胞形态的建立和维持、细胞的迁移、细胞器在细胞内的运输以及在细胞有丝分裂过程中染色质的排列和分离中发挥重要的功能.不仅如此,微管还介入了病毒的复制周期.病毒作为一种寄生生物,它的存活依赖于它最     

丝裂霉素诱发人和家兔白血细胞姐妹染色单体交换的比较研究

近年来,细胞遗传学研究表明,高等生物有丝分裂中的染色单体交换(SCE)是DNA双链的交换,它们的频率可因细胞受各种外源因子处理而增加。SCE的形成同DNA损伤的复制后修复有密切的关系,SCE频率的不同反映了交换产生过程中机体重组修复系统的差异。因此,SCE是DNA损伤和修复过程的一个简单且敏感的指标。     

HBV cccDNA的表观遗传学修饰及调控

乙型肝炎病毒(hepatitis B virus, HBV)感染是一个重大的世界性公共卫生问题. HBV能够引起急性或慢性病毒性肝炎,最终导致肝硬化甚至肝癌的发生.现行的临床抗HBV药物,如α干扰素和核苷(酸)类似物等,虽可有效抑制病毒复制,但不能彻底清除病毒.其根本原因在于, HBV感染肝细胞后形成共价闭合环状DNA(covalently closed circular DNA, ccc DNA),并以微染色体的形式独立稳定存在于肝细胞核内.表观遗传学修饰可在不改变DNA序列的情况下,影响基因的表达.越来越多的证据表明, ccc DNA的表观遗传学修饰是调节HBV生活周期的重要因素.本文就HBV ccc DNA的表观遗传学修饰和调控作用、表观遗传修饰药物和治疗,以及表观遗传学研究方法和体系等进行综述.     

表观遗传学前沿述评

正表观遗传学是细胞调控基因表达的众多方式之一,它研究基因在不改变其遗传密码或DNA序列的情况下开启或关闭的机制。表观遗传学帮助科学家更好地理解复杂多样的生物过程,如细胞分化、基因组印记和X染色体失活,并通过两个机制过程进行操作:组蛋白修饰(如甲基化、乙酰化、泛素化和磷酸化)以及胞嘧啶碱基对的直接甲基化。作为表观遗传学评估和干预的两种新方法,APOBEC偶联表观遗传测序(ACE-seq)和CRISPR具有显著增强表观遗传学研究及其临床应用的潜力。     

生命之初,新在哪里:我们为何生而不同

新生命究竟"新"在哪里?经典的遗传学观念认为基因决定表型,但同卵双生的双胞胎基因几乎完全相同,为何依然存在很大差别?越来越多的研究证实,代际间的表观遗传改变决定了我们生而不同。表观遗传学是指独立于DNA序列改变的遗传,主要包含DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等。本文生动形象地介绍了表观遗传的概念及核心内容,重点描绘了表观遗传修饰(包括DNA甲基化和组蛋白修饰)在早期胚胎发育过程中的动态变化,有助于我们深入理解表观遗传在新生命发生过程中的作用。     

氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ基因5′端上游序列特异结合蛋白的鉴定

氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ(CPSⅠ)是肝组织特异酶,与肝细胞分化有关。我们曾观察到,肝癌及癌变过程中CPS_1基因表达降低,并证明可能是由于基因转录调控异常所致。真核基因转录调控是通过顺式作用元件(cisacting element)和反式作用因子(transacting factor)的相互作用而实现的。目前已发现许多与病毒基因、细胞基因启动子、增强子特异结合的蛋白因子,具有转录调控作     

植物染色质重塑复合体的保守性和特异性

真核生物基因组DNA及其所包绕的组蛋白形成的核小体是染色质的基本单位。染色质的形成一方面有助于将基因组DNA组装到细胞核中,另一方面也对基因表达具有重要影响。染色质重塑因子能够利用水解ATP产生的能量调控染色质上核小体的组装、移除、滑动及组蛋白变体的置换等,从而调控基因转录和其他多种生物学过程。真核生物中的染色质重塑因子主要包括SWI/SNF、ISWI、CHD和INO80四类,这些染色质重塑因子往往以多亚基复合体的形式存在。最近的研究工作系统鉴定了植物染色质重塑复合体的亚基组成和功能,揭示了植物染色质重塑复合体相对于酵母及动物染色质重塑复合体的保守性和特异性。对于这些复合体调控基因转录分子机制的认识也在不断深入。这些发现为深入研究染色质重塑在植物生长发育和胁迫应答中的作用奠定了基础。     

活性氧也许是端粒酶的调控者

许多事实证明活性影响细胞增殖、分化、衰老和死亡以及至于癌等多种过程，有人把少戌一氧看作细胞自分泌性的分裂信号和生存信号，这种功能广泛盱微生物和动植物细胞中，活性氧对细胞多种过程的调控是通过基因的转录和表达来介导的，作为基因产物的收 一级结构中的半胱氨酸残基所含有的巯基对氧化还原状态极敏感，活性氧也能歙闰于细胞质中的转录因子ＮＦ－ｋＢ摆脱抑制因子后，进入核中与ＤＮＡ结合，以妄动基因的转录，最近发现活     

纤毛虫原生动物的分子生物学研究:若干热点领域及新进展

作为分子生物学研究的重要模式材料,纤毛门原生动物在细胞生物学、遗传学、基因组学、生态学以及真核生物的起源和进化等领域均具有重要的研究价值.近年来,本团队在纤毛虫多样性和细胞学研究的同时,聚焦在纤毛虫的分子生物学领域并形成了一批新成果:完成了多个代表性类群2000余条标记性基因的测序和提交以及基因标记筛选、拓扑结构优化等相关的方法学探讨;以此为基础,开展了门内50余个纲目级阶元系统关系的梳理以及基于多基因分析对整个纤毛门的系统树重构建;揭示了四膜虫(Tetrahymena)的一个重要表观遗传学新现象,即特异性修饰组蛋白H3第27位赖氨酸的单甲基化酶TXR1的敲除将严重影响DNA复制延伸的速度和保守度,证实了表观遗传信息的微扰可直接影响遗传信息的复制;对具沟急游虫(Strombidium sulcatum)等6个代表种的转录组/全基因组/线粒体基因组的测序和分析,为纤毛虫进化过程中关键节点种类定位、寻找功能基因家族与形态特征的相关性提供了大量信息;首次发现了选择性拼接在钩刺斜管虫(Chilodonella uncinata)的基因家族中广泛存在并提出一新的理论模型:选择性拼接可能是基因乱序进化过程的中间形式,为探讨纤毛虫物种分化、形成机制提供了一新的视角;在对DNA条形码候选基因分析比较的基础上,初步揭示出不同纤毛虫类群生境间的迁移机制,发现和定位了4个优良候选区段并构建了80余种代表性类群的基因条形码数据库.     

转录因子与肿瘤糖代谢

能量代谢重编程是肿瘤的重要特征之一. 快速增殖的肿瘤细胞以高速率的糖酵解为主要的供能方式, 促进肿瘤对缺氧等应激环境的适应, 增加肿瘤的恶性潜能. 转录因子对糖代谢基因的调控是肿瘤能量代谢重编程的重要机制之一. 低氧诱导因子1 (hypoxia inducible factor-1, HIF-1), c-Myc, p53, NK-κB等作为调控糖代谢的主要转录因子影响糖酵解、三羧酸循环中相关基因的表达, 同时糖代谢酶或产物也能反馈调节转录因子的活性. 转录因子与糖代谢的相互作用关系为靶向代谢的抗癌药物的研究提供了新思路.     

乙烯信号转导通路研究

作为5大类植物激素之一的乙烯一直是科学家关注和研究的焦点。虽然结构简单,但是气态激素乙烯在植物的生长发育以及胁迫反应中具有重要的作用。通过近20年的研究,科学家已经描绘出一条近似线性的乙烯信号转导通路。在模式植物拟南芥中,这条通路的最上游是由一个多基因家族编码的乙烯的5个受体ETR1, ETR2, ERS1, ERS2和EIN4。与之相结合并共同定位于内质网上的是一个类似Raf的蛋白激酶CTR1。在没有乙烯存在的条件下,受体和CTR1的结合能够协同抑制下游乙烯信号。在这两类负调控因子的下游是乙烯信号的正调控因子EIN2。如果EIN2基因突变,即使有高浓度乙烯存在,植物黄化苗也将表现出完全的乙烯不敏感表型,显示出EIN2在乙烯信号通路中的核心地位。在EIN2的下游是乙烯信号的转录因子家族EIN3以及EILs,它们在响应乙烯信号之后会起始乙烯相关基因的表达。研究还发现,乙烯的转录因子受泛素化降解途径调控,负责识别及结合EIN3等转录因子的F box蛋白是EBF1和EBF2。EIN5是一种5’→3’外切核酸酶,它能够通过促进EBF1和EBF2的mRNA的降解来拮抗这两个F box蛋白对EIN3的负反馈调控。最近,有研究表明EIN2同样是一个半衰期很短并经由泛素化降解途径调控的蛋白,而执行调控EIN2任务的是另外两个F box蛋白ETP1和ETP2。虽然人们对于乙烯信号转导通路的认识取得了巨大进步,但是该信号通路的精细调节机制以及乙烯信号与其他植物激素信号之间的交叉反应还需进行更为深入的研究。     

Investigation on Hepatopoietin and Other Novel Genes from Human Fetal Liver

The aim of this study is to discover the molecular mechanism of the 22-week gestated human fetal liver(HFL)which rarely displays both hematopoietic and hepatic functions. Based on large-scale cDNA library sequencing and bioinformatic analysis, the largest     

转录因子BACH1的研究进展

转录因子BTB-CNC同源体1(BACH1)在大多数哺乳动物组织中广泛表达，在氧化应激、细胞周期、血红素稳态、炎症和免疫等方面起到关键的调节作用。近年来关于BACH1在心血管疾病、干细胞多能性维持和肿瘤等方面作用的研究有了突破性的进展。全基因组关联研究提示BACH1与心血管疾病密切相关。BACH1参与缺血性疾病后血管新生、高血压、动脉粥样硬化等多种心血管疾病的发生和发展。BACH1是维持干细胞干性和中内胚层分化过程中的关键因子。BACH1通过重编程肿瘤代谢以及改变上皮 间充质转化表型，促进肿瘤增殖转移，同时可能通过铁死亡抑制肿瘤生长，在肿瘤中有双重功能。BACH1作为一个转录因子，有调控自身表达的能力，并且对下游靶基因具有转录激活和转录抑制作用。细胞表型和状态的不同、体内环境以及共调节因子的招募均会对BACH1的转录产生影响。文章对BACH1研究进展进行综述。     

C2H2锌指蛋白药物递送技术的研发与应用

锌指蛋白是真核生物中广泛存在的转录因子，在基因的表达调控中起着重要作用。近期研究发现，C₂H₂类型的锌指蛋白(通过两个半胱氨酸和两个组氨酸螯合锌离子)可通过巨胞饮进入哺乳动物细胞。进一步的研究发现C₂H₂锌指蛋白可介导多种模式蛋白质及药物蛋白质的高效细胞递送，其细胞穿透效率亦高于传统的细胞穿膜肽。文章介绍了锌指蛋白的基本生物学信息和其细胞穿透特性，并讨论C₂H₂ 锌指蛋白在大分子药物递送中的应用。     

植物远红光受体——光敏色素A的研究进展#br#

光敏色素是植物中感受红光和远红光的光受体，而光敏色素A(phyA)是植物中唯一感受并响应远红光信号的光受体。phyA以Pr形式在细胞质中合成，接受光照后被激活，转换为具有生物活性的Pfr形式。Pfr形式的phyA与穿梭蛋白FHY1/FHL结合并被转运进入细胞核，在细胞核中与FHY1/FHL分离；FHY1/FHL出核，进行下一个转运phyA进入细胞核的循环。近年发展的phyA数学模型指出，phyA受体Pr与Pfr形式间的转换，以及特异性依赖FHY1/FHL转运进入细胞核，决定其成为植物远红光的光受体。在细胞核中，激活形式的phyA与COP1和SPA蛋白直接相互作用，抑制其形成有功能的E3泛素连接酶复合体；从而使转录因子HY5等蛋白能够积累，促进光形态建成的发生。Pfr形式的phyA也可以与转录因子PIFs相互作用，并介导PIFs的快速磷酸化和降解，从而解除PIFs对光形态建成的抑制作用。FHY3和FAR1是转座酶衍生的一类转录因子，能够在远红光下直接激活FHY1/FHL的基因表达；而HY5能够负反馈调控FHY3/FAR1对于FHY1/FHL的转录激活作用，从而维持远红光信号的动态平衡。Pfr形式的phyA在细胞核内能够被磷酸化，磷酸化的phyA是COP1/SPA的E3泛素连接酶复合体优先降解的底物；而最新的研究表明，磷酸化的phyA可能是一种活性更强的形式，在诱导植物远红光信号响应中扮演重要的角色。     

miRNA:除了抑制,它还有激活功能

早在1993年,美国科学家维克托·安博斯在线虫中发现了第一个miRNA(微小RNA,长度约21~23个核苷酸的内源性非编码单链RNA)。由于其研究的超前性,该结果并未得到广泛关注与认可,并与诺贝尔科学奖失之交臂。至今miRNA的研究已有20多个年头,其功能涉及参与肿瘤细胞的增殖、迁移与侵袭等种种生物学行为。因此,研究miRNA的调控机制对肿瘤临床诊断和治疗具有重要的理论意义和应用价值。传统意义上认为miRNA在细胞浆中通过结合靶基因3’UTR抑制翻译或降解m RNA进而发挥负向调控作用。然而,这很难解释许多位于细胞核内的miRNA的作用机制。近期的研究发现存在核内的miRNA通过结合增强子起到激活基因表达的作用,命名为NamiRNA(nuclear activating miRNA)。那么miRNA的细胞定位是否会影响miRNA的功能呢?定位于细胞核内的miRNA到底与胞浆中的miRNA有何不同呢?     

中介体复合物结构与转录调控机制

在真核生物中，中介体复合物 (Mediator complex) 接收转录激活子/基因特异型转录因子携带的转录激活信号，并将之传递给核心转录机器——RNA聚合酶II，在这个过程中起到桥梁的作用。中介体复合物与RNA聚合酶II、各种通用转录因子组装成转录前起始复合物，对于真核生物几乎所有基因的转录都是必需的。中介体复合物成分复杂多变，结构柔性较强，针对它的结构生物学和转录调控机制的研究已超过30年。文章小结了中介体复合物的发现历程、功能和组成以及结构生物学方面的突出成果，并对它可能的转录调控机制进行了初步阐释。