骨髓间充质干细胞分化过程中表观遗传调控机制的研究进展北大核心CSCD

骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMMSCs)具有自我更新的能力和多向分化潜能,在体外可被诱导分化成多种细胞类型,在骨及软骨组织修复中具有重要的临床应用价值。为研发有效促进BMMSCs定向分化的药物,将BMMSCs更合理安全地应用于临床,有必要阐明表观遗传在BMMSCs分化过程中的调控机制。由于BMMSCs的异常分化可导致疾病的发生,其分化调控机制一直是研究的热点。表观遗传调控,如DNA甲基化、组蛋白乙酰化、组蛋白甲基化及非编码RNA等,对决定BMMSCs分化方向至关重要。阐明表观遗传在BMMSCs分化过程中的调控机制,将有助于研发有效促进BMMSCs定向分化的药物,更合理安全地将BMMSCs应用于临床。就BMMSCs分化中的主要表观遗传调控机制的最新研究进展做一综述,并进行了总结。     

植物细胞分化过程中DNA甲基化及组蛋白修饰调控研究

在植物发育过程中,除了遗传调控激活或抑制基因表达来促进植物发育过程中细胞分化外,表观遗传学是另外一个重要的、复杂的调控层面,在该过程中通过DNA特异位点的甲基化,组蛋白的翻译后修饰改变染色质的状态,进而时空性调控植物发育调控因子的表达。分化细胞提供了一个研究组蛋白密码如何影响细胞命运功能强大的系统。本研究重点综述了表观遗传调控中DNA甲基化、组蛋白甲基化及组蛋白乙酰化在植物细胞分化中的调控作用。     

干细胞中的DNA甲基化

DNA甲基化是表观遗传机制中一种重要的调控方式,它通过调控基因的表达影响一系列的生物学过程。干细胞作为具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的细胞群体,其分化和再生过程必然受到精确的表观调控。DNA甲基化在干细胞的维持、分化调控等方面都发挥着重要作用。现对胚胎干细胞、多能干细胞以及成体干细胞中DNA甲基化及羟甲基化的最新研究进展进行简要综述,回顾并展望DNA甲基化在干细胞中的潜在生物学功能及调控机制,同时为未来在临床诊断治疗及药物研发等方面提供一定的参考。     

表观遗传对炎症的调控机制及其在奶牛乳房炎抗病育种中的应用前景

炎症受遗传和非遗传因素(环境或表观遗传)的共同影响, 其中表观遗传(Epigenetic)在炎症的发生发展过程中发挥重要调控作用。表观遗传修饰是指DNA序列没有改变, 而基因表达却发生了可遗传的变化, 主要包括DNA甲基化和组蛋白修饰等。表观遗传为病原微生物与炎症反应间关系的研究架起了重要桥梁。炎症反应中T辅助细胞的分化, 细胞因子、趋化因子等基因的表达都受到表观遗传的调控。文章主要综述了DNA甲基化、组蛋白修饰等对炎症尤其是乳房炎的调控机制, 并就表观遗传调控在奶牛乳房炎治疗及抗病育种中的应用前景进行了展望。     

表观遗传药物研发的现状与挑战

表观遗传修饰不影响DNA序列,却可通过DNA甲基化/去甲基化、多种类型组蛋白可逆修饰以及非编码RNA分子影响染色质活性状态,影响DNA遗传信息的表达。基于表观遗传机制的药物旨在通过人为干预疾病状态下染色质表观遗传修饰状态,以矫正疾病关联基因的表达,实现疾病预防和治疗。围绕DNA甲基转移酶抑制剂、组蛋白修饰酶抑制剂和siRNA等在内的表观遗传药物的研发现状进行了系统的总结,并对相关研发和产业化过程中所遇到的问题进行了系统的梳理和较为深入的讨论,旨为促进国内表观遗传药物的研发和相关生物技术产业化发展。     

组蛋白去乙酰化酶抑制剂调控干细胞分化与体细胞重编程的研究进展

表观遗传调控,如组蛋白乙酰化修饰,是决定干细胞分化方向的重要机制。组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi)通过影响不同亚类的组蛋白去乙酰化酶(HDAC)活性,提高组蛋白乙酰化水平,调控基因表达,从而影响胚胎干细胞自我更新,以及沿神经元、心肌和造血等细胞谱系的定向分化。HDACi类小分子化合物在体细胞重编程中也有广泛的应用,可替代致癌因子c-Myc和Klf4,促进体细胞克隆。研究显示,HDACi的效应与药物剂量、细胞类型和细胞分化状态密切相关。本文主要阐述了HDACi在干细胞分化和体细胞重编程中的应用进展,并对所涉及的分子通路进行讨论,有助于揭示干细胞定向分化的关键分子机制,优化干细胞定向分化诱导策略,对干细胞诱导分化具有重要的理论和实用价值。     

表观遗传与microRNA相互调控机制以及在抗肿瘤领域内的应用

DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传机制是恶性肿瘤发生发展的重要原因之一．然而近年来研究发现,microRNA表达水平改变也参与恶性肿瘤的形成．最新研究资料揭示,表观遗传可调控microRNA表达,而一些种类的microRNA也可调节表观遗传,并且二者之间相互作用可调控组织细胞内基因表达以及诱导体内恶性肿瘤产生．研究资料还显示,表观遗传主要通过DNA甲基化、组蛋白修饰等方式调控microRNA表达,而microRNA则通过调节DNA甲基化转移酶、维持细胞中DNA甲基化水平或改变组蛋白修饰等途径调控表观遗传．对microRNA与表观遗传之间的调控关系以及在抗肿瘤领域内的应用进行全面而系统的论述．     

探讨组蛋白甲基化修饰在次生代谢产物调控中的作用

组蛋白甲基化是表观遗传调节模式中一种重要修饰方式,易受环境影响,对调控次生代谢产物生物合成具有一定作用。本文论述了组蛋白甲基化修饰的基本概念与转录调控机制,探讨了其通过不同方式调控次生代谢产物的生物合成,同时也阐明了组蛋白甲基化与其他组蛋白修饰协同调控次生代谢产物合成,旨在为构建以组蛋白甲基化为切入点,以转录调控为桥梁,以次生代谢产物为重点的药用植物次生代谢产物形成分子机制研究平台提供理论依据。     

前列腺癌的DNA甲基化及其临床应用

目前认为恶性肿瘤的形成是遗传和表观遗传机制共同作用的结果。表观遗传机制包括DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNA。DNA异常甲基化(高甲基化和低甲基化)是前列腺癌最具特征的表观遗传改变, 它能够导致基因组不稳定, 调控基因的异常表达, 在前列腺癌的形成和发展中起到重要作用。同时, DNA甲基化作为前列腺癌表观遗传研究的一个热点, 为临床前列腺癌的早期诊断、预后评估及药物治疗提供新的方法和途径。文章根据前列腺癌的DNA高甲基化和低甲基化的最新研究成果阐述了前列腺癌形成的表观遗传学机制, 并且讨论了它们在前列腺癌临床转化方面的最新研究进展。     

表观遗传调控植物逆境胁迫的适应机制

植物表观遗传学不仅是基础科学研究的焦点,也是植物育种中获得新资源的一种方式。表观遗传机制可以通过非编码RNA,组蛋白修饰和DNA甲基化控制基因的表达,且越来越多的研究表明表观遗传机制对植物适应环境及胁迫记忆是必要的。本综述重点从DNA甲基化调控、组蛋白变异、组蛋白修饰调控、非编码RNA调控水平论述植物在各种逆境条件下如何通过表观遗传机制来适应环境。     

表观遗传药物在肿瘤治疗中的应用

表观遗传调控基因的突变在许多肿瘤中都被发现,所造成后果主要体现在DNA启动子高甲基化、DNA广泛低甲基化、组蛋白和其相关修饰改变和染色质结构异常四个方面。使用表观遗传药物,如DNA甲基化酶抑制剂、组蛋白修饰酶抑制剂和其他表观遗传相关蛋白特异性的抑制剂,已成为肿瘤治疗的一种新途径。目前,表观遗传药物治疗在多种肿瘤中已取得明显的效果,许多表观遗传药物处于临床试验,部分已投入临床使用。因此,该文对肿瘤中突变的表观遗传基因相关表观遗传药物治疗的研究进展以及目前存在的问题进行简要综述。     

表观遗传修饰与干细胞分化调控

干细胞具有自我更新和多种分化潜能的特性。干细胞向分化细胞的转变涉及到基因表达模式的改变,与自我更新有关的基因关闭．与细胞特化有关的基因激活。表观遗传调控机制,包括DNA甲基化、组蛋白修饰和微RNA（microRNA）介导的基因调控,在多个层面上控制发育过程中基因表达。近年研究表明,动态的表观遗传调控机制在干细胞自我更新和分化中起关键作用。     

表观遗传修饰在调控寿命中的作用

表观遗传修饰是生命现象中普遍存在的一类基因调控方式,主要包括DNA甲基化、组蛋白乙酰化和组蛋白甲基化等,通常协同调控基因表达。端粒是位于真核生物染色体末端的保护性结构,在端粒以及亚端粒区域中也存在丰富的表观遗传修饰。随着研究深入,发现表观遗传修饰在调控寿命过程中扮演着重要角色,而揭示衰老的有关机制有助于我们找到延长寿命的方法,具有重大的生物学意义和临床应用前景。     

癌症中microRNAs和表观遗传之间的相互调控作用

与基因DNA序列发生变化一样,表观遗传畸变也是决定人类癌症发生的关键因素之一。最近,越来越多的研究发现,microRNAs参与调控表观遗传,并与表观遗传形成一个相互作用的复杂调控网络。已有研究表明,表观遗传修饰,如DAN甲基化和组蛋白修饰,能够影响microRNAs的表达;反过来,microRNAs也可通过靶向表观遗传的关键酶来调控表观遗传。对microRNAs和表观遗传之间的相互作用调控回路进行综述,重点阐明在人类癌症中表观遗传如何影响microRNAs表达及microRNAs又是如何控制表观遗传的,并对表观遗传和microRNAs相互调控的临床转化意义进行讨论。     

表观遗传调控pre-mRNA的选择性剪接

选择性剪接是真核生物基因表达过程中的关键环节,是蛋白质多样性的主要来源,在生物的分化、发育及疾病的发生中扮演重要角色。传统的选择性剪接调控机制的研究多集中于RNA序列元件及与之相关的一些剪接因子,但近期的突破性研究指出表观遗传因素在选择性剪接的调控中发挥重要作用。DNA甲基化、染色质结构、组蛋白修饰相互影响并作用于pre-mRNA的选择性剪接,构成一个庞大、复杂的调控网络,表明表观遗传因素不仅决定着基因转录的起始,还影响其转录本剪接的结果。文章综述了近年来pre-mRNA选择性剪接的表观遗传调控的研究进展,探讨了DNA甲基化、染色质结构、组蛋白修饰在pre-mRNA选择性剪接中的可能作用,并展望了其对人类疾病研究所带来的深远影响。     

表观遗传药物对体细胞核移植胚胎发育的促进作用

体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer,SCNT)是利用卵母细胞胞质中的重编程物质对高度分化体细胞核进行重编程作用使其恢复全能性并发育为新个体的技术。在SCNT过程中,表观遗传修饰参与卵母细胞的重编程,如DNA甲基化修饰和组蛋白的翻译后修饰。这些重编程的异常修饰会对SCNT胚胎的发育产生不良影响。表观遗传药物,如DNA甲基转移酶抑制剂和组蛋白去乙酰基酶抑制剂,可改善表观遗传修饰的异常现象,促进体细胞核移植重构胚的重编程。该文对SCNT胚胎重编程过程中的异常表观遗传修饰以及近年来报道的表观遗传相关药物进行综述,并进一步探讨了这些药物对SCNT胚胎发育的促进作用。     

组蛋白赖氨酸去甲基化酶在乳腺癌中的作用

可逆的组蛋白甲基化是一种重要的表观遗传调控方式。组蛋白赖氨酸的甲基化由组蛋白赖氨酸甲基转移酶(HKMTs)和组蛋白赖氨酸去甲基化酶(HKDMs)动态调节。HKDMs的异常调节与多种癌症(包括乳腺癌)的发生发展及耐药密切相关。HKDMs小分子抑制剂既可以作为抗肿瘤药物用于治疗癌症,又可以作为化学探针来研究表观遗传学,因此对其开发具有重要意义。本文就HKDMs在乳腺癌中的作用和HKDMs抑制剂及其临床应用潜力展开综述。     

组蛋白甲基化修饰酶与早期胚胎发育

早期胚胎发育是胚胎发育中细胞分裂与分化最为活跃的时期,也是合子型基因大规模转录的时期,而此时组蛋白的甲基化修饰也显示出动态学的变化。这一时期,在细胞内外信号的共同调控下,经历着一系列基因的激活与抑制,许多调控机制参与其中的调控。而近年来的研究表示,表观遗传学调控显示越来越重要的作用。组蛋白甲基化修饰是表观遗传学重要调控机制之一,在胚胎的早期发育过程中扮演着重要的角色。就近年来组蛋白甲基化修饰酶在早期胚胎发育过程中的作用与功能做一简要综述。     

生物信息技术在表观遗传调控机制研究中的应用

表观遗传调控是指在不改变实际DNA序列却控制基因表达的过程,并在决定细胞功能和发育中起着至关重要的作用.表观遗传基因组包括组蛋白的位点、排列,以及化学修饰、DNA甲基化、非编码RNA的结构和表达,以及转录因子调控网络和染色体三维结构等各种因素共同协调作用来控制细胞表型.尽管复杂,各种二代测序,尤其是生物信息学技术的发展,极大地促进了人们对于表观遗传机制的理解.本文简要介绍当下生物信息技术在揭示表观遗传调控机制研究中的应用,从而为更深入理解整个基因调控机制,乃至为人类疾病治疗提供新的见解.     

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.