哺乳动物X染色体失活机制

哺乳动物X染色体连锁基因的剂量平衡,是通过雌性胚胎发育早期随机或印记失活一条X染色体来实现的,这是一个复杂的过程,包括：启动、计数、选择、维持等一系列的步骤。X染色体失活中心是X染色体失活的主控开关座位,调节X失活的早期事件,失活发生后,X染色体的失活状态可稳定地存在并传递给后代,这一过程涉及基因组印记的形成。此外,在雄性动物,精原细胞减数分裂早期也存在着短暂的X染色体失活现象。现对哺乳动物X染色体失活机制的最新进展进行综述。     

组蛋白甲基化研究进展

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,而组蛋白去甲基化酶的发现对这一观点提出了挑战,也为进一步深入研究组蛋白修饰提供新的途径.     

宫颈癌中相关基因启动子高甲基化研究进展

本文主要从分子水平介绍了在宫颈癌发生发展过程中抑癌基因的甲基化的作用.以往认为人乳头状病毒高危型的的感染是导致宫颈癌发生的主要因素.随着科技的发展,宫颈癌组织中抑癌基因的甲基化越来越备受关注.既往认为基因内突变和染色体物质缺失是肿瘤抑制基因失活的主要原因.但是,启动子CPG岛异常甲基化导致的基因失活在肿瘤发生发展过程中起着非常重要的作用现已确切证明,DNA甲基化是肿瘤抑制基因失活的第三种机制,而且在某些情况下是抑癌基因失活的惟一机制.对宫颈癌组织中的对相关抑癌基因甲基化的筛选并作为标记应用在检测宫颈癌中,这在防止宫颈癌的发生起到重大作用,还可有望作为宫颈癌治疗疗效检测的一项手段.     

孤雌胚胎干细胞基因印迹及X染色体失活状态初步研究

目的:研究孤雌胚胎干细胞(phESC)与受精卵来源胚胎干细胞(hESC)在印迹基因表达、X染色体失活等方面的异同。方法:运用实时荧光相对定量PCR、甲基化特异性PCR和免疫荧光染色等方法检测phESC与hESC在父系印迹基因IGF2R,母系印迹基因SNRPN,IGF2相对表达量及X染色体失活状态。结果:①母系印迹基因SNRPN,IGF2在phESC细胞中不表达,而父系印迹基因IGF2R表达量则相对于hESC有近2倍的上调;②XIST基因在第35代phESC细胞中没有表达,意味着早期的phESC没有进行X染色体失活,而到了第55代,XIST基因开始表达并随着分化时间的延长表达量逐渐上调;③XIST启动子甲基化状态及组蛋白H3赖氨酸27三甲基化免疫荧光染色阳性证实phESC在长期培养后启动了X染色体失活。结论:phESC的X染色体失活状态在培养过程中存在不稳定的情况,建议对phESC进行更深入的表观遗传稳定性研究,以确保这种细胞未来安全、高效的应用。     

X染色体失活——一种特殊方式的基因调控

剂量补偿是使Ｘ连锁基因的表达水平在两性间达到平衡的过程。生物界实现剂量补偿的策略有很多种,真兽亚纲哺乳动物是随机失活雌性的一条Ｘ染色体。Ｘ失活开始于ＸＩＣ,然后传播到整条染色体。ＸＩＳＴ基因定位于ＸＩＣ中,参与Ｘ失活的启动,可能是Ｘ失活决定基因。最近在人和小鼠中发现了逃避Ｘ失活的基因。探讨这些基因逃避Ｘ失活的机制有助于理解Ｘ染色体失活是如何对基因表达进行调控的。人和小鼠中有一些基因的Ｘ失活状态不同,提示了性染色体的持续不断的进化改变 。     

DNA甲基化与基因表达调节

DNA异常甲基化是一种表观遗传改变,常发生在启动子区的CpG岛。某些基因甲基化与基因表达密切相关,在生命过程中扮演着重要功能。一方面,DNA甲基化与高等动物的生长发育密切相关,另一方面,DNA甲基化和其他生命过程也有重要的联系。如X染色体失活、基因组印记、发育调控及细胞分化和肿瘤发生发展中起重要作用。     

DNA甲基化与癌症

DNA甲基化是重要的表观遗传修饰,主要发生在DNA的CpG岛. DNA的甲基化通过DNA甲基转移酶（DNA methyltransferases, DNMTs）完成. DNA甲基化参与了细胞分化、基因组稳定性、X染色体失活、基因印记等多种细胞生物学过程.单基因水平及基因组范围内的DNA甲基化改变在肿瘤发生发展中亦发挥重要作用. 抑癌基因的异常甲基化引起的表达抑制,可导致肿瘤细胞的增殖失控和侵袭转移,并参与肿瘤组织的血管生成过程.在许多肿瘤的研究中都发现了基因组整体DNA低甲基化所导致的染色体不稳定性. 本文从DNA的异常高甲基化和低甲基化两方面论述了DNA甲基化在细胞恶变发生发展过程中的改变及其影响,并阐述了DNA甲基化改变在肿瘤诊断和治疗中的作用.     

5-azaC对人体成纤维细胞失活X染色体DNA复制带型的影响

本文用胞苷的类似物5-氮胞苷(5-azaC)处理两种人体皮肤成纤维细胞——46,XX和46,Xt(X;1)。经过一定时间培养,观察用5-azaC处理人体成纤维细胞中失活X染色体复制带的变化。发现5-azac对迟复制X(LX)和t(X;1)染色体上有一条或多条复制带的染色增深,表示复制提前,大约比对照组提前复制1小时左右。同时发现t(X;1)染色体上,受X失活中心的失活扩散影响的1-10区段,用5-azac处理之后,也有复制提前。复制提前这一现象,从另一方面支持了DNA甲基化,可能是人类X染色体失活的一种机理。     

组蛋白甲基转移酶的研究进展

组蛋白的甲基化修饰主要是由一类含有SET结构域的蛋白来执行的, 组蛋白甲基化修饰参与异染色质形成、基因印记、X染色体失活和转录调控等多种主要生理功能, 组蛋白的修饰作用是表观遗传学研究的一个重要领域。组蛋白甲基化的异常与肿瘤发生等多种人类疾病相关, 可以特异性地激活或者抑制基因的转录活性。研究发现, 组蛋白甲基转移酶的作用对象不仅仅限于组蛋白, 某些非组蛋白也可以被组蛋白甲基转移酶甲基化, 这将为探明细胞内部基因转录、信号转导、甚至个体的发育和分化机制提供更广阔的空间。     

X染色体的剂量补偿机制

剂量补偿机制(Dosage compensation mechanism)是雌性和雄性X染色体表达平衡的关键,保证两性间由X染色体编码的蛋白质或其他酶类物质在数量上达到平衡。不同生物的剂量补偿机制各不相同,迄今研究表明剂量补偿机制主要有以下3种模式:通过雄性的单个X染色体表达加倍;通过雌性的一条X染色体失活;通过雌性的两个X染色体的表达减半来达到平衡。对剂量补偿的研究有助于揭示X连锁基因的调控机理、性染色体的进化和分化过程,以及解释性染色体畸变的机理,因此,文章将对这种重要的调控机制研究现状及进展进行简要论述。     

组蛋白赖氨酸甲基化在表观遗传调控中的作用

组蛋白赖氨酸的甲基化在表观遗传调控中起着关键作用。组蛋白H3的K4、K9、K27、K36、K79和H4的K20均可被甲基化。组蛋白H3第9位赖氨酸的甲基化与基因的失活相关连; 组蛋白H3第4位赖氨酸和第36位赖氨酸的甲基化与基因的激活相关连; 组蛋白H3第27位赖氨酸的甲基化与同源盒基因沉默、X染色体失活、基因印记等基因沉默现象有关; 组蛋白H3第79位赖氨酸的甲基化与防止基因失活和DNA修复有关。与此同时, 组蛋白的去甲基化也受到更为广泛的关注。 关键词: 组蛋白赖氨酸甲基转移酶; 组蛋白赖氨酸甲基化; 组蛋白去甲基化     

X染色体的DNA序列结构不同于6、7、8、10、11、12号染色体

雌性哺乳动物X染色体上的大部分基因均因X染色体失活作用而失去表达能力 ,X染色体长臂表现失活更明显。虽然对X染色体失活的许多方面都有所了解 ,但是仍然不清楚失活信号沿着X染色体全长扩散的机制。为了了解X染色体是否有不同于其他染色体的基因组学特征 ,这些特征是否关系到X染色体的失活扩散和维持 ,分析 6、7、8、1 0、1 1、1 2号染色体和X染色体DNA序列 7碱基 (7nt)组合水平的结构是否显示差异。从NCBI基因库(http :∥www .ncbi.nlm .nih .gov genome guide)下载 7条染色体长臂各 6 0Mb区域。将这 6 0Mb区域分为 0 5Mb (或 5 0kb)一段 ,对每一段DNA做 7nt字符串组合分析 ,如 1～ 7,2～ 8,3～ 9…… ,记录每种 7nt字符串的频率 ,A、C、G和T4个硷基的 7nt字符串共有 4 7=1 6 384种组合。根据数字差异显示的结果 (http :∥www .ncbi.nlm .nih .gov genome guide) ,选择在扁桃腺生发中心B细胞中高表达的基因 70个 ,用以计算所有内含子 (有义链 )的 7nt频率值。每个内含子被记录为一组 7nt频率值 ,求和相同基因中的所有内含子相同 7nt字符串的频率值 ,再用该和乘以该基因的表达频率得该基因 7nt字符串的频率值 ,求和 70个基因的 7nt字符串的频率值称做intron 7nt,该值试图模拟细胞中RNA小片段的总和。     

失活X染色体基因逃逸与系统性红斑狼疮的性别二态性

X染色体失活可平衡女性中两条X染色体的基因剂量。越来越多的证据表明,失活X染色体上存在许多能够逃逸失活的基因。逃逸的机制涉及到DNA、RNA、组蛋白的表观修饰以及众多的调控蛋白和染色质的空间结构。失活X染色体基因逃逸的研究为人类疾病(特别是自身免疫性疾病)性别二态性的研究开辟了新的途径。目前已证实包括TLR7、CD40L、IRAK-1、CXCR3、CXorf21等失活X染色体基因逃逸是系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)女性好发的重要原因。本文主要综述了失活X染色体上基因逃逸以及与SLE性别二态性形成的分子机制。阐明SLE性别二态性形成的分子机制,不仅对疾病的诊断、治疗具有重要意义,而且对深入揭示人类免疫系统的发育及调控机理也有重要的理论意义。     

哺乳动物性别分化的调控

哺乳动物性别分化调控的分子机制的研究特别是性别分化的层次调控、剂量补偿和性染色体进化这三个领域,已取得快速进展。已经发现Ｙ染色体性别决定区基因（ＳＲＹ）、Ｘ染色体ＤＳＳ－ＡＨＣ决定区基因１（ＤＡＸ－１）、甾类生成因子１基因（ＳＦ１）和Ｗｉｌｍｓ瘤抑制基因（ＷＴ－１）等与哺乳动物性别决定有关。ＳＲＹ启动睾丸分化,但胚胎发育成雄性的其余步骤由事丸分泌的激素控制。ＤＡＸ－１且编码一种女性特异功能的蛋白质,它在男性中被ＳＲＹ所抑制。ＳＦ－１和ＷＴ－１在ＳＲＹ开启之前作用于性腺和肾上腺发育的启动。哺乳动物通过随机失活雌性两条Ｘ染色体中的一条来使Ｘ连锁的基因在两性间的表达水平达到平衡（剂量补偿）。Ｘ染色体失活由Ｘ染色体失活中心（ＸＩＣ）控制。失活的Ｘ染色体专一转录基因（ＸＩＳＴ）是ＸＩＣ的强烈候选者,它可能参与Ｘ失活的启动。对有袋目和单孔目动物性染色体的研究为我们提供了其进化的信息。有证据支持性染色体起源于一对同源常染色体,而ＳＲＹ的祖先基因可能是ＳＯＸ－３。     

印记控制区(ICR)的调控机制

绝大多数印记基因成簇地分布在很大的染色体区域,在发育过程中起着十分重要的作用。印记基因等位位点专一性的抑制是由印记控制区(imprinting control region,ICR)所调控的,通常是等位位点一方的ICR发生甲基化。在配子形成过程中,非组蛋白和邻近的序列会影响这种差别甲基化。DNA的甲基化、组蛋白的修饰以及多梳状体蛋白对于印记的维持十分重要。不同印记区的印记调控的方式是不同的。在某些区域ICR组装成绝缘子,干扰启动子和增强子的相互作用,而在另一些区域中涉及到了非编码RNA,印记调控以一种与X染色体失活机制类似的方式进行。     

组蛋白去甲基化酶1在干细胞增殖与分化中的调控作用

表观遗传学在干细胞的分化与成熟过程中扮演着重要的角色。其中发现组蛋白去甲基化酶1（LSD1）可以动态地调节组蛋白的甲基化状态,进而调控基因转录的激活和抑制以及X染色体失活等过程,LSD1在肿瘤干细胞、胚胎干细胞、神经干细胞及诱导多能干细胞中均有表达,并影响这些干细胞的增殖和分化过程。就LSD1在干细胞增殖与分化中的调控作用的研究进展进行综述。     

性染色体与精子功能研究进展

最新研究表明：Y染色体上男性特有序列(MSY)是一个包含不同DNA序列的嵌合体,包含多个回文序列。回文序列上经常发生臂间基因交换,使Y染色体具有自我保护能力。女性失活X染色体上有15%的基因逃离失活进行表达,可能在男女性别不同和女性个体间差异中起决定作用。精子在受精时,是一个综合运输体,不仅仅只向卵子转移DNA,还有RNA和蛋白质。     

哺乳动物DNA甲基化及其在体细胞诱导重编程中的作用

诱导多能干细胞(Induced pluripotent stem cell, iPS)技术提供了将终末分化的细胞逆转为多潜能干细胞的可能, 在干细胞基础理论研究和再生医学中具有重要意义。然而, 目前体细胞诱导重编程方法效率极低, 常发生不完全的重编程。研究表明, 在不完全重编程的细胞中存在体细胞的表观遗传记忆, 而DNA甲基化作为相对长期和稳定的表观遗传修饰, 是影响重编程效率和iPS细胞分化能力的重要因素之一。哺乳动物DNA甲基化是指胞嘧啶第五位碳原子上的甲基化修饰, 常发生于CpG位点。DNA甲基化能够调节体细胞特异基因和多能性基因的表达, 因此其在哺乳动物基因调控、胚胎发育和细胞重编程过程中发挥着重要作用。此外, 异常DNA甲基化可能导致iPS细胞基因印记的异常和X染色体的失活。文章重点围绕DNA甲基化的机制、分布特点、及其在体细胞诱导重编程中的作用进行了综述。     

DNA甲基化的研究进展

甲基化修饰是脊椎动物DNA唯一的自然修饰方式,动物基因组甲基化与基因表达密切相关.DNA甲基化通过与反式作用因子相互作用或通过改变染色质结构而影响表达,在细胞分化、发育、X染色体失活、基因组印记及肿瘤发生发展中起重要作用.     

甲基化特异性PCR检测FMR1 和XIST基因甲基化实验方法的建立

建立一种快速、灵敏的检测脆性X智障基因（Fragile X mental retardation, FMR1）和X染色体失活基因（X chromosome inactivation,XIST）甲基化的方法,用亚硫酸氢钠和对苯二酚对基因组DNA进行脱氨基修饰。以修饰后的DNA为模板,用两套不同的引物对：1对甲基化特异性引物和1对非甲基化特异性引物扩增FMR1基因（CGG）n重复序列区、FMR1 和XIST 基因的启动子区。PCR产物进一步克隆、测序。以亚硫酸氢钠和对苯二酚脱氨基修饰后的DNA为模板,进行PCR扩增后的产物与预期基因目的基因片段大小相符合,无非特异性扩增产物。测序结果表明,FMR1、XIST基因中的非甲基化的C碱基转变为U碱基,而CpG岛被甲基化的C碱基不改变。成功地建立了检测FMR1、XIST甲基化的方法,为实验室诊断脆性X综合征提供了新的方法。