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.     

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．     

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．      

转录因子和组蛋白修饰的分布特征

转录因子的结合与组蛋白修饰对于基因表达的精确调控是至关重要的.基于染色质免疫共沉淀的二代测序技术得到了大量转录因子结合和组蛋白修饰的ChIP-seq数据,借助于信号峰搜索(peak finders)算法,ENCODE数据库提供了转录因子结合和组蛋白修饰信号峰(Peaks)数据.利用人类GM12878与K562两类细胞系55种转录因子结合与11种组蛋白修饰最新的信号峰数据,统计了转录因子结合和组蛋白修饰在两类细胞系中全基因组范围及TSS附近的分布,计算了不同转录因子结合位点与组蛋白修饰的重叠率和平均重叠率,分析了转录因子之间发挥调控功能的相互作用模式,比较了转录因子结合与组蛋白修饰的细胞系特异性.     

植物组蛋白赖氨酸甲基化研究进展

组蛋白甲基化修饰在真核生物的表观遗传调控中具有重要作用．SET结构域蛋白质可以特异地甲基化修饰组蛋白的赖氨酸残基,进而促进或抑制基因的表达．有关SET结构域蛋白质和组蛋白赖氨酸甲基化的研究为深入了解染色质结构和功能提供了重要信息．文中综述了组蛋白赖氨酸甲基化修饰在植物中的最新进展,探讨了SET结构域蛋白质在植物生长发育调控中的重要作用．     

Trichostatin A能导致小麦基因组DNA改变及甲基化修饰

为了研究组蛋白去乙酰化酶抑制剂的作用机制,本实验以组蛋白去乙酰化酶抑制剂Trichostatin A处理小麦根尖,通过随机扩增多态性DNA标记技术(random amplified polymorphic DNA,RAPD)和双限制性内切酶酶切-随机扩增法(Coupled Restriction Enzyme Digestion-Random Amplification,CRED-RA)进行探究的结果发现,与对照组相比,处理组10个随机引物的RAPD扩增条带出现83条多样性差异,多样性比例达到87.4%,同时处理组DNA甲基化比例增加.本研究证实Trichostatin A能使小麦基因组DNA发生改变,并出现了表观修饰,从而从分子和表观水平探讨了该抑制剂的作用机理.     

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。     

神经退行性疾病相关蛋白的翻译后修饰

特定靶蛋白的翻译后修饰对其执行细胞功能有重要作用,是细胞对生长、分化和应激等信号刺激所产生的调节功能的一种反应.翻译后修饰包括磷酸化修饰、乙酰化、甲基化、泛素化、类泛素化等不同的修饰.在神经退行性疾病的研究中,翻译后修饰对疾病的发生和病理影响日益受到人们的重视,我们对磷酸化、泛素化和类泛素化(SUMO化)修饰与神经退行疾病的关系及本实验室的工作进行介绍.     

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。     

阿司匹林乙酰化修饰HDAC1抑制人结肠癌细胞HCT116增殖

大量研究表明阿司匹林具有重要的抗肿瘤作用。阿司匹林的乙酰基可以乙酰化大量蛋白质，从而影响体内的乙酰化水平，但其乙酰化作用在抗肿瘤上的具体机制还不清楚。组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi)已用于肿瘤治疗或处于临床研究，通过抑制组蛋白去乙酰化酶(Histone Deacetylases, HDACs)的去乙酰化酶活发挥抗癌作用。组蛋白去乙酰化酶1(Histone Deacetylase1, HDAC1)是Zn²⁺依赖的Ⅰ类HDAC家族成员，在多种癌症中表达上调，是组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Histone Deacetylase Inhibitors, HDACi)发挥抗癌作用最关键的靶点之一。在抗肿瘤的过程中，阿司匹林是否乙酰化调控HDAC1尚未见报道。在本文中，我们发现阿司匹林可以乙酰化HDAC1并抑制其去乙酰化酶活，赖氨酸(K)200位点是阿司匹林乙酰化HDAC1的关键位点。有趣的是，HDAC1可以对自身去乙酰化，但不能发生在K200上。沉默信息调节因子2相关酶1(SIRT1),而不是HDAC1,可以对HDAC1的K200位点去乙酰化。进一步细胞学实验发现，在敲除H...     

小鼠与人类四个细胞系组蛋白修饰差异分析

小鼠是一种重要的模式生物,在细胞结构、解剖形态上都与人类相似.为了了解小鼠和人类细胞在组蛋白修饰方面的异同,统计了人类H1-hesc、K562及小鼠ES-bruce4、MEL四个细胞系的七种重要的组蛋白修饰在不同功能区域的分布,并分析比较在TSS附近组蛋白修饰与基因表达的相关性及高低表达基因组蛋白修饰之间相关性的异同.结果表明组蛋白修饰H3K27me3在小鼠和人类细胞的高低表达基因不同功能区域上分布不同;小鼠的组蛋白修饰与RPKM的Pearson相关性要比人类的相关性高,且小鼠无负相关,但人类有负相关.在高表达基因中,人类两种细胞组蛋白修饰之间相互关系相似,小鼠两种细胞组蛋白修饰之间相互关系相似.小鼠和人类细胞在组蛋白修饰方面有所不同,这些结果对相关问题的进一步研究有一定意义.     

盐透析体外组装核小体及检测方法

核小体是构成真核生物染色质的基本结构单位,体内研究核小体及染色质结构受到诸多因素限制,体外重构核小体结构是研究与核小体及染色质结构相关课题的一种重要的方法手段.实验将ES1,CS1以及601DNA序列克隆到载体中,通过PCR大量扩增回收得到目的DNA条带,表达纯化了4种组蛋白且装配成组蛋白八聚体,在盐透析的条件下组装形成核小体结构,利用EB染色以及Biotin标记的方法分析检测了形成核小体的效率.结果显示,在盐透析的条件下,可以有效的组装形成核小体结构,而且随着组蛋白八聚体与DNA的比例增加,核小体的形成效率显著提高.本实验为核小体定位、染色质重塑及组蛋白变体等表观遗传学以及结构生物学领域的研究奠定一定的基础.     

盐透析体外组装核小体及检测方法

核小体是构成真核生物染色质的基本结构单位,体内研究核小体及染色质结构受到诸多因素限制,体外重构核小体结构是研究与核小体及染色质结构相关课题的一种重要的方法手段.实验将ES1,CS1以及601DNA序列克隆到载体中,通过PCR大量扩增回收得到目的DNA条带,表达纯化了4种组蛋白且装配成组蛋白八聚体,在盐透析的条件下组装形成核小体结构,利用EB染色以及Biotin标记的方法分析检测了形成核小体的效率.结果显示,在盐透析的条件下,可以有效的组装形成核小体结构,而且随着组蛋白八聚体与DNA的比例增加,核小体的形成效率显著提高.本实验为核小体定位、染色质重塑及组蛋白变体等表观遗传学以及结构生物学领域的研究奠定一定的基础.     

虎奶菇菌核多糖的化学修饰及活性研究

对虎奶菇菌核多糖进行硫酸化、羧甲基化、乙酰化、磷酸化修饰,并对其体外抗氧化活性及对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的抑制率进行了研究.结果表明:羧甲基化和硫酸化修饰提高了虎奶菇菌核多糖的抗氧化活性,其中羧甲基化修饰效果更为显著.乙酰化和磷酸化修饰使羟自由基清除率和还原力有所下降,但超氧阴离子自由基和1,1-二苯基-2-苦苯肼自由基(DPPH·)清除率有所增高.修饰后的多糖对α-葡萄糖苷酶的抑制率和α-淀粉酶的抑制率均有不同程度的提高,其中羧甲基化和硫酸化修饰后提高显著,且羧甲基化优于硫酸化.研究发现采用合适的修饰方法,可以明显提高虎奶菇菌核多糖的抗氧化活性及对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的抑制率.     

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。     

组蛋白修饰分布特征及其相关性

利用H1(人类胚胎干细胞)和IMR90(人类胚肺成纤维细胞)两种细胞系的H3K9ac、H3K27ac、H3K4me1、H3K4me3、H3K9me3、H3K27me3、H3K36me3七种组蛋白修饰的ChIP-seq数据,统计了两细胞系中基因组及各功能区域(外显子、内含子、启动子)组蛋白修饰分布密度,计算了分布的相关性,讨论了H1和IMR90两个细胞系组蛋白修饰变化特征,为阐明组蛋白修饰在细胞生长、分化过程中的重要作用提供了一定的基础.     

组蛋白修饰在四个基因集合中的分布特征

基于人类全基因组Feb.2009(GRCh37/hg19版本)的基因注释数据,筛选得到12207个在TSS前后20kb内无重叠的基因.以人类GM12878和K562两种细胞系为研究对象,通过计算基因与转录因子CTCF的关联强度得分Aij以及TSS附近的DNA甲基化水平Mij,将12207个基因分为四个集合,分别统计了每个基因集合中TSS侧翼3800bp区域内的11种组蛋白修饰信号的分布情况.结果显示H2AFZ、H3K4me2、H3K4me3、H3K9ac、H3K27ac和H3K79me2这六种呈现明显的双峰分布,且在GM_III和K_III集合中信号最强,在GM_II和K_II集合中信号最弱,表明CTCF的结合与DNA甲基化可以影响组蛋白修饰的分布.     

低氧与表观遗传学互作的研究进展

表观遗传学是指基因组DNA序列不发生改变的情况下,基因表达水平发生变化从而导致的可遗传表型变化的现象.表观遗传可通过与低氧诱导因子(HIF)家族协同作用,以促使细胞适应低氧环境,从而参与到低氧应答的调控过程中.现就表观遗传学通过以下四个方面与低氧应答进行综述:1)VHL与PDH3调控HIF稳定性;2)通过影响HIF-1α共激活复合物的活性、HRE位点的修饰、HIF结合位点或附近区域的染色质活性,阻止HIF与HRE位点结合;3)组蛋白脱甲基酶对低氧应答相关基因的转录调控;4)低氧环境引起细胞内整体的组蛋白修饰程度和DNA甲基化水平改变.     

多糖的分子修饰研究进展

多糖是重要的药用活性成分,具有抗肿瘤、抗凝血和免疫调节活性等多种功能,而多糖的分子修饰能够提高它原有的活性或增加新的活性.本文详细阐述了多糖的硫酸化、磷酸化、乙酰化等分子修饰及其对生物活性的影响,最后对多糖的分子修饰及其应用进行了展望.