表观遗传信息的跨代传递

表观遗传是不依赖于DNA序列改变的染色质变化所引起的遗传现象.表观遗传学作为调控环境诱导的表型的机器,通过调控基因在时间和空间的特异性表达,将个体获得的性状传递给子代.表观遗传信息跨代传递的证据逐年涌现,亲代饮食、生活经历以及生活习惯等可影响子代的代谢以及对应激的响应,而表观遗传信息主要由DNA甲基化、小RNA、组蛋白修饰、染色体的状态、转录因子的丰度以及阮病毒等6种载体传递.本文重点探讨了DNA甲基化和小RNA介导的表观遗传信息跨代传递,包括印记基因和非印记基因的DNA甲基化改变以及精子中mi RNA和t RNA片段介导的后代性状改变.鉴于外界环境的复杂性和不可控性以及表观遗传修饰的可塑性,表观遗传信息跨代传递的研究也面临诸多挑战,但新的方法和测序技术为揭示表观遗传信息的跨代传递的分子机制提供了新的机遇.基于表观遗传信息的跨代传递,我们应重新认识体外受精、基于遗传学的药物设计等社会问题对后代潜在的影响,为预防相关疾病及政策制定提供新的视角.     

本期专题简介

正近年来随着对遗传信息研究的深入,人们发现现代生物子代从亲代基因组中获得的生长、发育和进化信息并不仅仅取决于基因序列,基因表达过程中的变化对子代表现型也有着重要影响。因此,表观遗传学(Epigenetics)受到了人们的青睐,成为近年来研究的热点。表观遗传学是指在基因的DNA序列没有发生改变的情况下,基因功能发生可遗传的遗传信息变化,并最终导致可遗传的表型变化,而且这种改变在发育和细胞增殖过程中能稳定传递且具有可逆潜能。近年来研究较多的主要有DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码     

染色体的复制

生命繁衍的过程是由亲代和子代之间遗传信息的传递来实现的。这种传递的基础是遗传物质的自我复制。遗传物质以何种方式进行自我复制,这个问题曾使遗传学家们感到十分困惑。1953年Watson和Crick提出了DNA的半保留复制模型,1957年Taylor则为这个理论提供了第一个细胞遗传学的证据。他使用~3H标记,放射自显影的方法,以蚕豆的根尖细     

非编码RNA研究概述

RNA是细胞以DNA为模板产生的转录产物,根据中心法则,早期一般将RNA整体地看作从DNA到功能蛋白质分子的中间信息专递分子.这些分子也是较早为生物学家所认知的mRNA,rRNA,tRNA等.其中mRNA直接作为翻译蛋白质的模板,而rRNA及tRNA等的功能则直接保证蛋白质翻译的进行.20世纪末及21世纪的研究逐渐让生物学家认识到细胞中还存在多种多样、对于中心法则遗传信息传递并非必需的非编码RNA分子.认识RNA分子的种类、功能、机理,及其与生理、遗传、进化等生命科学重要命题间的相互关系,是当代生物学的重要内容.本文对目前已知的非编码RNA种类、功能及机理,以及在生理、遗传、进化、生态中的作用进行概述.同时也简要介绍了非编码RNA相关的生物技术及生物医药应用.非编码RNA研究已经取得了巨大的进展,进一步的研究无疑将继续作为当代科学研究的重要领域存在,从而回答各种各样RNA在基因组功能中的作用这一问题.     

揭开真核细胞转录的奥秘

2006年度诺贝尔化学奖授予美国科学家罗杰·科恩伯格（Roger D．Kornberg）教授，以表彰他在研究真核细胞转录分子机制中做出的卓越贡献。存储在基因中的遗传信息如何被“阅读”转录，又如何被“翻译”生产为蛋白质，是研究生命活动的中心问题。科恩伯格在分子水平向人们展示了真核细胞从DNA（脱氧核糖核酸）到RNA（核糖核酸）转录过程的详实图片。     

试管内合成感染性前病毒

1970年坦明(Temin)和巴梯莫尔分别发现,在RNA肿瘤病毒成熟体中存在反转录酶。反向转录产物DNA(前病毒)整合于受侵染的细胞基因组中,可保持遗传信息的传递。1972年希尔(Hill)等人用RNA肿瘤病毒诱发肿瘤细胞的DNA作转移感染的实验获得成功,进一步支持了前病毒假说。能够在试管内合成完整的前病毒,显然更有利于分析RNA肿瘤     

宿主因子参与HBV cccDNA形成和转录

乙型肝炎病毒(hepatitis B virus, HBV)是引起乙肝的病原体. HBV基因组是一个不完全双链环状DNA(relaxed circular DNA, RC-DNA).当HBV在宿主细胞中复制时,首先RC-DNA需要转化为共价闭合环状DNA(covalently closed circular DNA, ccc DNA),后者作为HBV的转录模板,产生病毒的亚基因组和各种m RNA.其中,pg RNA作为逆转录模板逆转录负链DNA,继而合成正链DNA,最后组装成新的RC-DNA. ccc DNA的存在是干扰素(IFNs)、核苷类似物(NAs)等药物无法彻底消除乙肝抗原、治愈乙肝的重要原因. HBV ccc DNA的形成和转录过程受到许多宿主因子的调控,本文从乙肝病毒的感染和复制特征出发,总结了在各个过程中参与HBV ccc DNA形成和转录的宿主因子,对有关HBV ccc DNA形成的具体过程以及调控机制的研究具有一定指导意义.     

DNA复制演示仪

DNA是生物体主要的遗传物质,生物体通过DNA复制将遗传信息传递给子代。DNA复制是高中生物课中的一个重点内容,由于条件的限制,学校里一般只有DNA分子结构模型,而无演示此过程的教具,所以同学们普遍认为DNA复制过程比较抽象,难以清楚地理     

RNA聚合酶动态调控DNA转录的单分子水平研究进展

真核生物的RNA聚合酶Ⅱ(Pol Ⅱ)和原核生物的RNA聚合酶(RNAP)主要负责转录合成信使RNA(mRNA)，调控不同基因的转录水平，以调节生物体的生长发育和应对复杂多变的环境。研究者采用传统的荧光显微镜观测到RNAP可形成团簇，据此针对DNA转录调控提出“转录工厂”模型。随着单分子技术的发展，研究者在单分子水平上观测到了活细胞中RNAP动态调控DNA转录，提出RNAP可以通过液-液相分离机制进行转录调控。该综述总结了不同单分子荧光显微镜的技术原理，以及相关的荧光探针标记方法，并介绍了在真核生物和原核生物中应用单分子成像技术可视化RNA聚合酶动态调控DNA转录过程的研究进展，最后展望了单分子技术在转录调控研究中的应用前景。     

遗传信息的转录和翻译机制是怎样发现的

文章具体地介绍了遗传信息表达机制的发现过程:克里克关于序列假设、中心法则、模板RNA和连接物RNA的提出及其实验背景;信使RNA概念的形成及其转录机制的发现;转移RNA的功能及其结构的发现;在核糖体上蛋白质合成机制的确立.     

生物体遗传物质主体的演化现象

长期以来,人们认为RNA只是遗传信息表达过程的中间环节,它主要担负着把遗传信息由DNA传递给蛋白质的使命。由1970年F.H.C.克里克修正的中心法则也可明显地看出在细胞的生命活动中两类生物大分子核酸和蛋白质的联系和分工:核酸的功能是储存和转移遗传信息,指导和控制蛋白质的合成;而蛋白质的主要功能是进行新陈代谢活动和作为细胞     

mRNA治疗及其应用前景

信使核糖核酸(mRNA)是由DNA的一条链作为模板转录而来的携带遗传信息、指导蛋白质合成的一类单链核糖核酸.随着mRNA体外合成中修饰调控/序列优化系统的日益完善和体内递送系统的逐渐成熟, mRNA缺乏稳定性及无法有效递送等缺点已经逐渐被克服,基于mRNA的治疗方法已逐步成为研究热点.通过体外转录技术合成的mRNA,借助脂质纳米颗粒递送系统运送到特定的组织细胞内,由细胞自身的翻译系统翻译出目标蛋白.这些蛋白或是作为抗原激发免疫反应,或是补充细胞内缺少的蛋白以行使功能,最终达到治疗的目的. mRNA治疗具有的制备快速、成本低、安全等优点让它在众多治疗方法中脱颖而出,被广泛地应用于癌症疫苗、感染性疾病疫苗、蛋白替代治疗和罕见病治疗等领域.为了解全球mRNA治疗的开发和研究现状,本文重点对mRNA治疗的修饰调控/序列优化系统、递送系统以及临床研究现状进行分析和总结.     

核糖体蛋白质对信使RNA的选择性

生命的两大支柱蛋白质和核酸是生命的两大支柱。脱氧核糖核酸(DNA)以密码的形式记录着遗传信息,负责传种接代。然而它所记录的只是密码,就和电报纸上的数字密码一样,并不直接表达电报内容,读起来索然无味。DNA密码必须经过转录(分子遗传学借用转录一词,来表示由DNA密码转抄成核糖核酸(RNA)密码)和翻译(分子遗传学借用翻译一词,表示将RNA密码翻译成蛋白质)的过程,就如同把电码译成电文那样,才能把那份电报的内容表达出来。DNA链、RNA链上的密码子顺序和蛋白质多肽链上的氨基酸顺序严格对应。生物界种类繁多,千变万化。但生物的一切性状,     

转录前起始复合物的组装和启动子识别机制

基因转录作为中心法则的关键环节,将遗传信息由DNA传递至RNA,从而指导蛋白质的合成,是生物体最重要的生命活动之一。转录起始过程发生在几万种不同基因的高度多样化的启动子区,启动子区转录前起始复合物(PIC)的装配是转录起始的关键步骤,受到极其复杂的调控,是基因表达调控的核心。数十年来,大量基于TBP-TATA框体系开展的PIC结构和功能研究逐步揭示了基于TBP的PIC在TATA框启动子上的组装机制。近年来,研究显示,人类超过85%基因启动子不含有TATA框,并且几乎所有的基因转录过程都需要TFIID参与,且功能并不能够被TBP所替代。近期,基于TFIID的不同组装阶段的PIC结构和包含+1核小体的复合物结构的研究突破,首次系统地展示了PIC识别不同类型启动子及其在染色质上组装的分子过程,为后续研究基因表达调控提供了理论基础。     

DNA复制演示仪

DNA是生物体主要的遗传物质,生物体通过DNA复制将遗传信息传递给子代.DNA复制是高中生物课中的一个重点内容,由于条件的限制,学校里一般只有DNA分子结构模型,而无演示此过程的教具,所以同学们普遍认为DNA复制过程比较抽象,难以清楚地理解.我创意制作的"DNA复制演示仪"可以弥补此不足.该仪器能够很好地演示DNA复制的全过程,且形象直观.     

信息传递过程中的错误增殖与机体老化

生物大分子间的信息传递是生命的基础。根据分子生物学中的所谓中心法则,信息储存于DNA分子的碱基序列中,再按遗传密码传给RNA分子和蛋白质分子。由热力学规律,信息传递过程(DNA复制、mRNA转录和蛋白质合成)中必然会有随机性错误产生。但生命物质有自我复制的能力,许多导致蛋白质失活的错误不会长期存在,因该分子很快会被无错的分子所取代;但有些错误则不然。虽然大分子间的信息传递有固定的方向性,但作为信     

DNA技术带来的新时代

21世纪是DNA技术的黄金时代 早在20世纪70年代,就拉开了DNA技术时代的帷幕。生命为了复制、修复作为“遗传信息的担当者”的DNA,而准备了各种各样的分子装置。由于发现了“限制酶”和“连接酶”这两种酶,生物学家想出了利用“酶”这一分子装置的方法。限制酶也可以称做“分子剪”,它能从DNA中正确地剪取小断片。连接     

人为什么会衰老?

在脱氧核糖核酸(DNA)分子中甲基化嘧啶的含量随年龄减少,而这一过程的速度与物种的生命期成反比。遗传信息的储存器DNA分子中错误的悲剧性储存是机体衰老的原因之一。这是不难理解的。     

人类基因组和白血病

一、人类基因组计划的 提出及意义 人类基因的现代定义为:合成有功能的人体蛋白质多肽链或RNA所必需的全部DNA顺序。DNA是遗传信息的载体,其长度用碱基对(bp)或千碱基(kb)或兆碱基(Mb)表示。人类基因组则是指人的24条染色体(22条常染色体和X、Y 2条性染色体)上全部DNA所携带的遗传信息的总和,总长度为3x10~9bp,约合8～10万个基因。 人类基因组计划(HumanGenome Project,简称HGP)是美国科学家Renato Dulbecco于1986年在Science杂志上发表的题为《癌症研究的转折点——测定人类基因组序列》的短文中率先提出的,旨在阐明人类基因组的全部序列,从整体上破译人类遗传信息,使得人类第一次在分子水平全面地认识自我。美国于1990年正式启动人类基因组     

“它带来的变化是基本的和颠覆性的”

●60年前,DNA双螺旋结构的阐明对于分子生物学的诞生具有里程碑意义,并由此促发了生命科学领域一系列革命性的变化。DNA的遗传信息得以完整地传递到下一代是因为DNA分子自身复制的一种半保留机制。DNA双螺旋结构是由两条方向相反的多聚核苷酸链相互缠绕构成的,这两条链所携带的遗传信息相当于镜像关系,不管保留哪一半,它都能复制出另一半。这