HDAC2:阿尔茨海默病治疗靶点

表观调节机制在阿尔茨海默病的发生、发展过程中起着重要作用。乙酰化组蛋白和乙酰化非组蛋白在基因表达与信号转导过程中具有重要的调控作用。组蛋白去乙酰化酶抑制剂可以改善AD患者突触可塑性与学习记忆能力。HDAC2在控制神经元形成中起关键作用。HDAC2参与海马区域记忆形成相关蛋白表达,对学习和记忆的形成具有负调节作用,影响神经突触可塑性和数量。目前应用的HDAC抑制剂为广谱药物缺乏特异性,分析HDAC2作用机制有利于研究出针对疾病的靶点药物。     

果蝇组蛋白去乙酰化酶HDAC1和HDAC3选择性调控形态发生素靶基因转录

在真核细胞中,组蛋白的乙酰化状态对于基因转录的正常进行具有重要的调控作用。组蛋白的乙酰化修饰由组蛋白乙酰转移酶(histone acetyltransferases,HATs)执行,这种修饰是动态的、可逆的,负责去乙酰化修饰的酶是组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases,HDACs),推测HDACs可能通过影响组蛋白的乙酰化状态在基因的转录过程中发挥调控作用。该文以组蛋白去乙酰化酶HDAC1和HDAC3为对象,研究了它们在果蝇翅膀发育过程中对Wg(Wingless)、Hh(Hedgehog)以及Dpp(Decapentaplegic)信号通路下游靶基因转录的调控作用。结果发现,HDAC1功能缺失可导致Dpp下游靶基因Omb(optomotor-blind)和Hh下游靶基因Ptc(patched)的表达上调。Real-time quantitative PCR(RT-q PCR)结果显示,在HDAC1基因敲除的果蝇中,Ptc、Ci(cubitus interruptus)以及Omb的转录水平增加。HDAC3缺失导致Sal(spalt)的表达上调。RT-q PCR结果证实了HDAC3基因敲除果蝇的Sal转录增加,同时发现Vg(vestigial)的转录下降。而过表达HDAC1或HDAC3对下游靶基因的表达则没有影响。综上所述,该研究表明,HDAC1和HDAC3可以选择性地调控形态发生素下游靶基因的转录。     

组蛋白去乙酰化酶6与人类疾病

组蛋白去乙酰化酶6 (histone deacetylase 6, HDAC6)属于IIb类组蛋白去乙酰化酶家族,是一种依赖锌的,主要靶向非组蛋白的去乙酰化酶。越来越多的研究表明,HDAC6的表达和活性在多种疾病的发生发展过程中是异常的,因此,HDAC6被认为是潜在治疗的靶点。临床前数据表明,许多特异性靶向HDAC6的小分子抑制剂在多种疾病的治疗中发挥作用。该文讨论了HDAC6结构和功能的最新研究,并结合其小分子抑制剂在恶性肿瘤、神经退行性疾病、肾纤维化和自身免疫及炎症等方面的研究进展进行综述。     

组蛋白去乙酰化酶5的研究进展

组蛋白去乙酰化酶5(HDAC5)属于Ⅱa类HDAC家族成员,其通过催化组蛋白去乙酰化导致局部染色质结构呈压缩/关闭状态而抑制基因转录;HDAC5还可催化其他蛋白质去乙酰化而调控生物大分子之间的相互作用。由此,HDAC5广泛参与调控基因转录、细胞信号传导、细胞衰老和细胞凋亡等重要生理、病理过程,并在细胞分化和肿瘤发生过程中发挥重要作用。本文综述了新近有关HDAC5结构、功能和其参与疾病发生发展的研究进展。     

羧甲司坦通过巯基上调HDAC2 抑制气道炎症

目的:探究羧甲司坦(carbocysteine,S-CMC)在气道炎症中对组蛋白去乙酰化酶2(histone deacetylase2,HDAC2)表达的调控作用和机制。方法:建立脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导大鼠肺泡巨噬细胞(NR8383)炎症模型、短期烟熏Sprague Dawely(SD)大鼠气道炎症模型,采用酶联免疫吸附测定法(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)检测炎症因子白细胞介素6(interleukin-6,IL-6)和白细胞介素8(interleukin-8,IL-8)的水平,蛋白免疫印迹(Western blotting)及免疫组化染色检测HDAC2的表达。结果:与对照组相比,模型组NR8383细胞中HDAC2的表达明显降低至对照组的0.47±0.11倍,细胞上清IL-6、IL-8水平明显升高,分别为157.6±15.0 pg/m L、378.0±17.9 pg/m L;模型组SD大鼠肺组织中HDAC2的表达明显降低到对照组的0.42±0.12倍,气道灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF)中IL-6、IL-8分别为162.2±51.4 pg/m L、331.4±62.7 pg/m L,炎症因子水平明显升高。而与模型组比较,经S-CMC处理后细胞中HDAC2表达明显上调至对照组的1.23±0.05倍,细胞上清中IL-6为92.3±4.3 pg/m L,IL-8为300.7±17.7 pg/m L,炎症因子水平降低;肺组织中HDAC2为对照组的0.78±0.10倍,表达水平明显升高,BALF中IL-6、IL-8水平分别为100.6±32.7 pg/m L,185.0±50.4 pg/m L(P0.05)炎症因子明显降低。组蛋白去乙酰化酶抑制剂曲古抑霉素A(trichostatin,TSA)能够抑制NR8383细胞中HDAC2的表达至对照组的0.19±0.06倍,增加IL-6(197.0±42.6 pg/m L)、IL-8(567.0±97.4 pg/m L)水平,该作用可以被S-CMC所逆转(P0.05)。另外,加入巯基供体二硫苏糖醇(dithiothreitol,DTT)可增强S-CMC上调HDAC2表达,降低IL-6、IL-8的作用,而巯基耗竭剂丁硫氨酸亚砜亚胺(buthionine-sulfoximine,BSO)可减弱S-CMC的作用(P0.05)。进一步表明S-CMC调控HDAC2的过程与巯基相关。结论:S-CMC可通过巯基上调HDAC2的表达抑制气道炎症。     

组蛋白去乙酰化酶1/2参与调控小鼠卵子发生的研究进展

卵子发生是雌性哺乳动物的基本生殖过程,是后续受精及胚胎发育的基础。近年来研究表明,表观修饰在调控哺乳动物生殖过程(如卵子发生、精子发生、植入前胚胎发育及性别分化等)中扮演着重要的角色。以组蛋白乙酰化为例,组蛋白乙酰转移酶(histone acetyltransferases, HATs)和去乙酰化酶(histone deacetylases, HDACs)的动态变化参与调控生殖过程中众多关键生理事件发生时的基因激活与失活。其中,结构高度同源且功能冗余的HDAC1和HDAC2在卵子发生过程中扮演了关键的生理角色。HDAC1/2共同调控生长卵母细胞的整体转录水平以及凋亡水平,从而影响其后续发育,这体现了两者的功能冗余性。除此之外,HDAC1/2也能够不依赖于对方、独立地发挥作用。现有研究表明,HDAC2在卵子发生中更加重要,其可单独调控卵母细胞重新甲基化以及减数分裂染色体分离。HDAC1则在植入前胚胎发育过程中更为关键,单独缺乏HDAC1的胚胎干细胞增殖率降低,拟胚体体积减小且形状不规则。本综述拟就HDAC1/2在小鼠卵子发生中的调控作用及现有研究进展加以综述,为进一步认识表观修饰与生殖调控的关系提供参考。     

组蛋白去乙酰化酶6:异常蛋白降解的关键调控因子

组蛋白去乙酰化酶6(HDAC6)是位于胞浆中的一种去乙酰化酶,参与调控细胞内多种重要的生物活性,可使α-微管蛋白(α-tubulin)、热休克蛋白90(Hsp90)和皮肌动蛋白(cortactin)去乙酰化,并与多种蛋白质缔结形成复合物。在细胞培养中,当产生的错误折叠蛋白超过了分子伴侣再折叠及泛素蛋白酶体系统(UPS)处理能力时,HDAC6可将其特异转运到细胞核周结构——异常蛋白包涵体(aggresome)中,从而使之被自噬有效降解,因此认为HDAC6在异常蛋白降解中发挥了关键的调控功能,是"蛋白构象病"的潜在治疗靶点。     

组蛋白去乙酰化酶4与人类疾病北大核心CSCD

组蛋白去乙酰化酶4(histone deacetylase 4,HDAC4)是一类依赖锌的去乙酰化酶,属于Ⅱ类组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases,HDACs),主要具有去乙酰化酶的活性。HDAC4由去乙酰化酶结构域发挥去乙酰化酶的作用,还具有核定位序列和核输出序列,通过转录后与翻译后水平的修饰可在细胞核和细胞质之间穿梭,进而参与多种调节过程。近年来的研究发现,HDAC4可参与基因的转录调控、细胞凋亡、代谢等诸多生物进程,在多种疾病的发生发展中发挥重要作用。本文主要从HDAC4的结构、去乙酰作用、自身的修饰及其在核浆中的穿梭作用对其进行概述,同时对其在骨关节炎、心血管疾病、肌萎缩性侧索硬化症等不同疾病中的作用、相关的分子机制及组蛋白抑制剂在肿瘤中的应用等方面的研究进展进行综述。     

β淀粉样肽在阿尔兹海默病中作用的逐步认识

阿尔兹海默病(Alzheimer’s disease,AD)是老年痴呆症中最常见的一种疾病,其特征性病理变化之一是大脑内淀粉样斑块积累。自从淀粉样斑块的主要成分被发现是β淀粉样肽(Aβ)后,大量研究表明,Aβ积累在AD的大脑病理变化和认知障碍中起重要作用。在AD大脑中,Aβ以可溶和不可溶的聚合形式在细胞内外积累。介绍了Aβ积累在AD中起重要作用的依据,人们对于不同聚合形式的Aβ和细胞内外积累的Aβ在AD中的作用的认识过程和存在的问题。     

阿糖胞苷通过抑制HDAC6促进白血病细胞K562凋亡的机制研究

为了探讨阿糖胞苷(Ara-C)通过组蛋白乙酰化酶6(HDAC6)影响人红白血病K562细胞株凋亡作用及可能的机制。采用CCK-8法检测不同浓度的Ara-C作用24h后检测细胞活力;流式细胞术(FCM)检测细胞凋亡率;Hoechest染色观察细胞核染色质的形态;RT-PCR检测HDAC1-6基因的表达变化;Western blotting检测HDAC6、p38和p-p38的蛋白表达。CCK-8检测显示不同浓度的Ara-C能抑制K562细胞的活力,并呈浓度依赖性;FCM检测显示Ara-C能增加细胞的凋亡率;Hoechest染色发现Ara-C组细胞呈凋亡形态学改变;RT-PCR检测显示Ara-C能降低HDAC1、HDAC2和HDAC6的表达;FCM和Hoechest染色发现HDAC抑制能增强Ara-C诱导K562细胞凋亡;Western blotting检测发现Ara-C能降低HDAC6,增加磷酸化p38和激活型Caspase-3表达。可见Ara-C能够通过抑制HDAC6激活p38,诱导K562细胞发生凋亡。     

家族性阿尔茨海默病相关研究进展

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是老年人中最常见的神经系统退行性疾病,给家庭和社会带来了十分沉重的负担。淀粉样蛋白级联反应假说是AD发病机制的重要学说之一,近年来备受关注。同时家族性老年痴呆(Familial Alzheimer’s Disease,FAD)在AD发病机制的研究中,起着至关重要的作用,其相关的FAD致病基因导致了AD的遗传性。本文将结合Aβ假说、产生过程和FAD的遗传因素进行讨论,浅析FAD的发病原因。     

小胶质细胞的神经递质受体在阿尔茨海默病中的作用

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种因蛋白错误折叠、聚积影响神经细胞功能,从而导致认知功能下降、行为异常的神经退行性疾病。小胶质细胞是中枢神经系统(central nervous system,CNS)中重要的免疫细胞之一,在AD病理过程中,根据其激活状态的不同小胶质细胞发挥神经保护或神经毒性作用。小胶质细胞上表达各类神经递质受体,这些受体参与介导小胶质细胞与神经细胞的双向沟通,在AD的病理进程中起到了不同的作用。该文重点介绍了小胶质细胞表面的γ-氨基丁酸(GABA)能、谷氨酸能、大麻素、胆碱能和肾上腺素能受体,以及它们与AD之间的关系,即小胶质细胞上的神经递质受体可以介导或影响小胶质细胞产生的神经保护或毒性作用,从而影响AD病理。阐明小胶质细胞上的神经递质受体在AD中的作用机制将会为探索合适的AD治疗靶点提供重要思路。     

中草药来源的Ⅰ类HDAC抑制剂筛选

为从中药来源的化合物中筛选Ⅰ类组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂,采用HDAC抑制剂筛选试剂盒从60个化合物中筛选出对HDAC活性抑制作用较强的化合物,再用HDAC3/8抑制剂筛选试剂盒进一步评价其HDAC抑制,同时Western-blot法检测其对人宫颈癌细胞株(He La)Ⅰ类HDAC表达的影响。结果显示:血根碱、胡椒碱、异甘草素、丹酚酸C对HDAC抑制活性较强;异甘草素和异甘草苷显著抑制HDAC3/8活性;血根碱对He La细胞有明显的增殖抑制作用,对Ⅰ类HDAC的表达有明显的抑制作用。本研究提示血根碱、异甘草素和异甘草苷是Ⅰ类HDAC的抑制剂,其中血根碱值得进一步深入研究。     

CaMK Ⅱ/HDAC4途径参与雷帕霉素对学习记忆的调节作用

雷帕霉素(rapamycin,Rap)在多种生物中有抗衰老和增强学习记忆的作用。HDAC4是Ⅱα类组蛋白去乙酰化酶(classⅡαhistone deacetylases),参与神经细胞的记忆形成及其他的功能。然而,二者在功能上的联系及雷帕霉素在学习记忆中的作用机制尚未见报告。本研究证明,HDAC4作为雷帕霉素信号途径的下游底物,雷帕霉素可通过依赖钙-钙调蛋白的蛋白激酶Ⅱ(Ca MKⅡ)/HDAC4途径调控学习记忆。小鼠水迷宫实验显示,雷帕霉素能有效改善D-半乳糖(D-galactose,Dgal)所致的学习记忆障碍,增强D-半乳糖诱导衰老小鼠和普通小鼠的学习记忆能力。已知Ca MKⅡ可修饰HDAC4的246位丝氨酸磷酸化。蛋白质印迹检测显示,雷帕霉素作用后的小脑海马细胞HDAC4(Ser246)和Ca MKⅡ(Thr286)磷酸化水平降低,而总蛋白水平无明显变化。D-半乳糖诱导衰老小鼠脑海马细胞HDAC4(Ser246)和Ca MKⅡ(Thr286)磷酸化水平较对照组无明显变化。本实验结果结合以往的研究揭示,雷帕霉素通过抑制其靶蛋白(mammalian target of rapamycin,m TOR)而减少Ca MKⅡ磷酸化水平,低磷酸化的Ca MKⅡ失去活性不能催化HDAC4磷酸化,HDAC4的磷酸化水平影响其定位和功能。本研究证明,Ca MKⅡ/HDAC4为雷帕霉素调控学习记忆的一个可能途径,而HDAC4调控学习记忆的机制还需要进一步研究。     

HDAC6通过调控HSP90影响Aβ诱导的大鼠海马神经元细胞功能和形态的研究

该文旨在探讨组蛋白去乙酰化酶6(histone deacetytase 6,HDAC6)通过调控热休克蛋白90(heat shock protein 90,HSP90)影响体外培养Aβ诱导的大鼠海马神经元细胞功能及形态的变化。取孕18天SD大鼠胎鼠,体外培养海马神经元细胞,7天后用β-tubulin III抗体鉴定海马神经元纯度。用寡聚体Aβ1-42干预24 h,随后分别加入HDAC6抑制剂TSA、HDAC6激动剂Theo、HSP90抑制剂Gane或生理盐水;细胞不加Aβ1-42干预作为对照。用CCK8法检测细胞的活力,免疫荧光法观察神经元细胞突起的长度及形态变化,Western blot检测HDAC6和HSP90蛋白表达,qRT-PCR检测hsp90基因的mRNA表达水平。结果表明,应用HDAC6抑制剂可下调HDAC6水平,同时促进了hsp90 mRNA和HSP90蛋白的表达,也提高了海马神经元活性、突起长度和分支数目,HDAC6激动剂则引起相反的效应;而应用HSP90抑制剂后则降低了神经元活性和突起长度以及分支数目,但HDAC6没有变化。因此,推测HDAC6可能通过调控HSP90水平影响Aβ诱导的大鼠海马神经元细胞功能和形态的变化。     

阿尔兹海默病中DNA甲基化对β-淀粉样蛋白的影响

DNA甲基化是最常见也是目前研究得最成熟的表观遗传机制,近年来其在阿尔兹海默病(Alzheimer’s disease,AD)等神经系统退行性疾病中的作用逐渐受到研究者的关注。β-淀粉样蛋白(Beta-amyloid,Aβ)变性聚集与AD的主要病理特征——老年斑(Senile plaques,SP)的形成密切相关。同时,它还能诱导细胞凋亡、激发炎症级联反应、产生氧化应激、导致线粒体功能障碍等,从而加剧AD的病理过程。研究表明,DNA甲基化在Aβ生成、清除及毒性相关基因的调控中发挥着重要作用。由于DNA甲基化的可逆性,深入探究DNA甲基化在AD发生、发展中的作用,可能为AD的治疗带来曙光。文章综述了AD中DNA甲基化对Aβ的影响,进一步阐释了AD发病的表观遗传学机制,为AD的表观遗传学治疗提供了理论基础。     

组蛋白去乙酰化酶抑制剂影响的代谢相关基因的组学筛查及验证

组蛋白去乙酰化酶(Histone deacetylases, HDACs)催化组蛋白去乙酰化,与细胞增殖、分化及凋亡等诸多过程密切相关。HDAC抑制剂(HADC inhibitors, HADCIs)具有潜在的抗肿瘤作用,是近年药物筛查的热点之一。近期研究提示HDAC2可通过影响细胞代谢过程发挥抗肿瘤作用,但各类HDACIs调控代谢过程的机制尚待研究。本研究以肝细胞系(HepG2)为研究对象,整合比较了两种HDACIs(TSA和SAHA)的表达谱数据。在TSA处理组中,筛查到380个差异表达基因(DEGs)及35个DEGs富集的KEGG通路;SAHA处理组的表达分析印证了大多数DEGs(177/380)和富集通路(23/35)。比较分析发现,在这两类HDACIs共同影响的通路中,近一半通路(9/23)与代谢有关;近1/3共享DEGs(66/177)参与代谢过程。通过HDAC2 siRNA细胞实验证实了TSA和SAHA对代谢基因的影响。本研究结果显示HDACIs在治疗肿瘤等代谢性疾病方面具有潜在的应用 价值。     

组蛋白去乙酰化酶6(HDAC6)抑制剂分子水平高通量筛选模型的建立

旨在建立分子水平HDAC6小分子抑制剂的高通量筛选模型,用于新型HDAC6特异性小分子抑制剂的发现。建立HDAC6的昆虫表达系统,分离纯化HDAC6蛋白,利用底物Boc-Lys(Ac)-AMC对纯化的HDAC6进行测活,并对测活体系进行优化,以SAHA为阳性抑制剂,确定适合高通量筛选的酶及底物浓度,反应时间等。首先构建HDAC6昆虫真核细胞表达载体,转入昆虫细胞中表达,并利用GST亲和柱纯化获得较高纯度的GST-HDAC6融合蛋白;建立体外HDAC6分子测活方法,表明昆虫表达的GST-HDAC6融合蛋白具有去乙酰化酶活性,并通过对多种参数优化使得Z’因子达到0.60,表明分子水平的HDAC6小分子抑制剂高通量筛选体系成功建立。     

组蛋白去乙酰化酶在间充质干细胞C3H10T1/2成脂分化过程中的表达及HDAC11的作用

组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDAC)通过调节组蛋白乙酰化修饰参与调控基因表达.研究发现多种HDAC参与成脂分化,但其机制尚不清楚.本研究探讨间充质干细胞C3H10T1/2成脂分化过程中HDAC的表达变化及其对成脂分化的影响.本研究首先建立了C3H10T1/2体外成脂分化的模型,并以油红O染色鉴定成功诱导成脂分化.PCR检测C3H10T1/2细胞成脂分化过程中11种HDAC的变化趋势,发现成脂分化过程中,HDAC1、2、5、9和10的m RNA表达量下降,而HDAC3、6、8和11的m RNA表达量明显上升,其中HDAC11上升最为显著.进一步通过RNA干扰沉默HDAC11表达,PCR检测成脂分化的关键转录因子PPARγ2和成脂标志物Perilipin、Adipoq的m RNA表达量下降,但Fabp4表达变化不明显.油红O染色结果表明,诱导C3H10T1/2成脂分化过程中,干扰HDAC11表达,胞浆内脂滴形成数量减少,成脂分化受到抑制.实验结果提示,C3H10T1/2细胞成脂分化伴随着多种HDAC表达的变化,其中HDAC11的增加最显著,干扰HDAC11的表达可以抑制C3H10T1/2细胞的成脂分化.     

递增负荷运动对大鼠下丘脑弓状核ACh、DA、NA、AD的影响

目的:在大鼠进行6周递增负荷运动的过程中,获得下丘脑弓状核乙酰胆碱(ACh)、多巴胺(DA)、去甲肾上腺素(NA)、肾上腺素(AD)阳性神经元表达的变化信息,观察其变化特征,探讨其变化规律及相互关系。方法:通过免疫组化技术测定ACh、DA、NA、AD的表达。结果:在一次负荷运动后即刻和恢复期,ACh变化不明显(P>0.05),DA运动后即刻变化不大,运动后3 h下降(P<0.05),NA变化表现不一(P>0.05),AD运动后明显升高且恢复期仍处于较高水平(P<0.05);在6周运动训练过程中,ACh有降低趋势但变化不明显(P>0.05),DA变化不明显(P>0.05),AD先增加而后逐渐回降(P<0.05),NA可能与AD的变化一致。结论:在一次负荷运动中,下丘脑弓状核ACh、NA、AD与运动应激HPA轴的兴奋有密切关系,AD是促进HPA轴兴奋的主要因素之一。在6周运动训练过程中,HPA应激轴的兴奋可能在运动适应初期由NA、AD,后期由ACh起主导作用。