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．     

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．     

卵巢癌中的表观遗传修饰

介绍了在卵巢癌的发展和治疗中表观遗传学的重要性，特别强调了在卵巢癌中内源性和获得性耐药性遗传途径中异常的DNA甲基化和组蛋白去乙酰化的重要性．通过表观遗传治疗反转肿瘤抑制基因沉寂和其他参与药物级联反应的基因沉寂为出现耐药性的卵巢癌患者带来了新的希望．     

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。     

表观遗传学研究进展

 概述了表观遗传调节模式、表观遗传调节的效应、植物表观遗传学的研究进展等。在每种细胞中,都会发生一部分特异基因激活、另一部分基因抑制的现象,形成多种基因表达模式。表观遗传指DNA序列不发生变化,而基因表达发生可遗传改变的现象。表观遗传学改变包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA作用等,产生基因组印记、母性影响、基因沉默、核仁显性、休眠转座子激活等效应。表观遗传变异是环境因素和细胞内遗传物质间交互作用的结果,其效应通过调节基因表达,控制生物学表型来实现。正是因为表观修饰对于维持生物体内环境和各器官系统功能的重要性,表观遗传的异常会引发疾病,这也成为药物和治疗方案设计的着眼点。     

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。     

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.     

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.     

父代肥胖对精子表观遗传跨代继承的影响

父代肥胖会导致精子表观遗传修饰的改变,这种异常的表观遗传修饰会传递至后代,对后代健康产生严重影响.本文主要综述了由于父代肥胖所致的DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等表观遗传修饰的异常及其跨代继承的机制,从表观遗传水平阐述父代肥胖对自身和后代健康的影响,可为后代相关疾病的预防和诊断提供参考资料.     

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。     

科学家激辩表观遗传及其在细胞命运决定中的作用

 2016年11月30日,一场题为“表观遗传及其在细胞命运决定中的作用”的学术辩论在北京大学上演。而引发这场辩论的是发表在《纽约客》上的一篇关于表观遗传学的报道文章。文章发表后,一些科学家指出其过度强调“组蛋白修饰和DNA甲基化的表观调控” ,而忽视了更为主要的调控因素“转录因子”。表观因子相对于转录因子究竟有多重要,科学家论剑争锋,相持不下。     

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。     

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。     

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．      

组蛋白修饰与癫痫的发生发展研究进展

癫痫是由脑部神经元异常同步或过度放电导致的一种慢性脑部疾病。在神经系统疾病中，癫痫已成为仅次于脑血管病的第二大严重威胁人类健康的疾病，且其发病机制至今未明。表观遗传机制是调节基因表达的一种方式，其中组蛋白修饰是主要的表观遗传修饰之一。组蛋白修饰的异常与癫痫的发生发展密切相关，本文对组蛋白修饰与癫痫的关系进行综述，以期从组蛋白修饰的角度阐明两者之间的关系，为癫痫的防治提供新思路。     

昆虫DNA甲基化研究进展

DNA甲基化作为重要的表观遗传修饰，在动植物生长发育过程中发挥着重要作用，一直是表观遗传学的研究热点.然而，有关DNA甲基化在昆虫生长发育及环境响应过程中的功能及调控机制尚不明确.针对目前已鉴定到的昆虫DNA甲基转移酶的种类及其结构、DNA甲基化作用方式及调控机制、昆虫DNA甲基化相关研究方法等进行综述，以期为后续深入了解昆虫及其他节肢动物的表观遗传调控机制提供参考.     

血管衰老中的表观遗传调控

血管衰老是伴随年龄增长而出现的血管结构和功能的改变,主要包括血管重塑、血管稳态失衡以及血管细胞的衰老.表观遗传调控是在不改变DNA序列的情况下改变基因的表达,其主要机制包括DNA甲基化、组蛋白修饰以及非编码RNA的调控等.目前的研究表明各种表观遗传调控途径参与血管衰老的各个层面,在血管衰老及相关疾病的发生发展中扮演重要角色.靶向表观遗传调控的药物有望成为衰老相关疾病新的治疗方向.     

DNA甲基化数据的可视化分析

DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰,在生长发育、基因调控、染色质结构、分子印记以及许多疾病中起着至关重要的作用.随着各种测序技术的不断发展产生了大量的DNA甲基化数据,对其数据进行分析是目前DNA甲基化研究的一个热点和难点.目前针对于DNA甲基化数据的研究主要体现在基因组的局部区域上,而针对全基因组的分析则无法直观表现.为了更加直观的分析同一位点不同修饰信号的DNA甲基化数据间的差别,本文采用了一种专门针对表观遗传研究的数据库—WashU Epigenome Browser,针对人类表观遗传学药物数据库(HEDD)中的疾病数据,可视化的分析不同修饰信号间的差异并用数据波峰图来解释说明.