综述: 冷冻电镜技术在表观遗传学研究中的应用

染色质装配、修饰和重塑复合体,以及它们和核小体、染色质等一起形成的超大分子复合体的精细结构解析,对于在原子水平揭示表观遗传信息建立、维持和调控的分子机制至关重要．近年来,迅速发展的冷冻电镜三维重构技术对于解析这些多亚基、大分子质量、柔性超大分子复合体的结构带来了很好的机遇．本文综述了冷冻电镜三维重构技术在表观遗传学相关的结构研究领域中的一些应用和进展．     

植物组蛋白变体生物学功能

组蛋白变体是重要的表观遗传调控因子,能够在染色质特定位置替换常规组蛋白,维持染色质结构进而保证转录激活或抑制的顺利进行。目前,组蛋白变体的调控功能已成为植物学研究领域的一个热点。近年来,随着植物组蛋白变体生物学功能研究的不断深入,发现组蛋白变体能够在植物生长发育和环境应答调控等多个生物学过程中发挥重要作用。该文简要介绍了已知的植物组蛋白变体的种类,系统综述了各类组蛋白变体在植物多个生命进程中的生物学功能及调控过程,以期为深入认知植物组蛋白变体的作用机制提供参考。     

冷冻电镜技术在表观遗传学研究中的应用

染色质装配、修饰和重塑复合体,以及它们和核小体、染色质等一起形成的超大分子复合体的精细结构解析,对于在原子水平揭示表观遗传信息建立、维持和调控的分子机制至关重要.近年来,迅速发展的冷冻电镜三维重构技术对于解析这些多亚基、大分子质量、柔性超大分子复合体的结构带来了很好的机遇.本文综述了冷冻电镜三维重构技术在表观遗传学相关的结构研究领域中的一些应用和进展.     

酿酒酵母INO80染色质重塑复合物调控基因表达的研究进展

表观遗传调控是真核生物基因表达精细调控的重要组成部分,主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑。其中,染色质重塑因子可影响组蛋白修饰酶和转录因子与特定位点的结合,在基因表达调控中占有重要地位。INO80复合物是进化上保守的染色质重塑复合物,能利用ATP水解获得的能量促进核小体的滑动和驱逐。INO80复合物除了在DNA复制、修复中发挥重要功能外,还通过改变DNA可及性调控酿酒酵母的基因表达。本文综述了染色质重塑复合物的分类及组成,重点介绍了酿酒酵母多亚基复合物INO80在基因表达调控中的重要功能,包括驱逐RNA聚合酶Ⅱ、响应信号转导途径和改变基因表达水平等,并着重总结了其在酿酒酵母环境胁迫响应机理中的研究进展。深入研究INO80染色质重塑复合物的功能,可为理解真核生物精细代谢调控的机制,并进一步开发基于染色质重塑等表观调控水平的微生物代谢工程和合成生物学改造策略,提高菌株的环境胁迫耐受性和发酵性能提供基础。     

染色质重塑因子在植物发育过程的功能

染色质重塑复合体(chromatin remodeling complexes)通过具有ATPase活性的亚基水解ATP释放能量,通过改变核小体"构象"(包括核小体重定位、核小体滑动和核小体替换等)而改变DNA的"可及性"(accessibility),进而影响特定的生理、生化过程。染色质重塑复合体最早在酵母中发现,生化分析表明其至少含有13个亚基。目前植物染色质重塑复合体的组成还未完全解析,但通过对其酵母同源亚基(染色质重塑因子)的研究可从侧面探究植物染色质重塑复合体的功能。同时,还着重讨论了近年来在植物染色质重塑因子研究上取得的结果,以期为植物染色质重塑的作用机制提供启示。     

表观遗传调控植物响应非生物胁迫的研究进展

植物的生长发育容易受到外界环境变化的影响。非生物胁迫发生时, 表观遗传机制对胁迫应答基因的表达调控发挥了十分重要的作用。近年来, 调控植物非生物胁迫应答的表观遗传机制研究取得了一系列重要进展, 为进一步深入解析植物响应非生物胁迫的分子机制奠定了基础。该文对DNA甲基化修饰、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA等主要表观遗传调控方式在植物响应非生物胁迫中的作用进行了简要综述。     

非生物胁迫下植物表观遗传变异的研究进展

植物在整个生命过程中固着生长,不能主动躲避外界不良环境的危害,需要通过自身的防御机制来抵御和适应外界胁迫,而表观遗传修饰在调控植物应对不良环境胁迫中起重要作用。该文从DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA等方面进行了综述,主要阐述了近年来国内外有关非生物胁迫下植物的表观遗传变化,以期为利用表观遗传变异提高植物的抗胁迫能力提供参考。     

植物表观遗传修饰与病原菌胁迫应答研究进展

真核生物基因表达受到染色质结构的调控,组蛋白与DNA的共价修饰构成表观遗传标签,并在植物胁迫应答如防御病原菌侵染过程中起重要作用.病原菌侵染可引起基因组整体DNA甲基化模式变化及胁迫应答基因的位点特异性去甲基化,导致植物抗性基因表达上调或下调,并进一步调控植物对病原菌的胁迫应答;组蛋白去乙酰化酶HDAC通过茉莉酸途径增强植物对病原菌的胁迫应答;此外,染色质重塑复合物Swr1复合体通过识别DNA基元和组蛋白乙酰化修饰状态靶向基因启动子,负调控SA敏感基因.该文从DNA甲基化、组蛋白乙酰化、甲基化修饰,染色质重塑等方面着重阐述植物与病原菌互作过程中发生的主要事件的分子基础及其研究进展.     

植物DNA甲基化调控因子研究进展

DNA甲基化是重要的植物基因组表观遗传修饰。植物中DNA甲基化的建立与维持是由多个调控因子协同作用的结果。不同的甲基转移酶类能直接作用于不同位点胞嘧啶甲基化, 其中MET1主要负责保持原初CG位点的甲基化, CMT3主要负责保持CNG位点的甲基化, 并由DRM与CMT3的协同从头甲基化作用来补偿其他相关序列的甲基化。这些甲基转移酶与染色质重塑解旋酶和组蛋白修饰因子协同改变染色质的结构, 行使表观遗传的功能。DNA转葡糖基酶有去甲基化活性从而减轻基因沉默。文章综述了以上植物DNA甲基化调控因子的生物学功能及其之间的相互作用和近年来的研究进展, 以更好的理解DNA甲基化的建立、保持和去除的机制。     

植物DNA甲基化研究进展

DNA基化是一种重要的表观遗传修饰方式,强烈地影响植物染色质结构和基因的表达,因此植物DNA基化的研究对植物生长发育及进化过程的研究发展起着重要作用。本文概述了植物DNA基化的特征,并对植物DNA基化的发生机制、生物学功能、检测分析方法等方面进行了综述,旨在深入了解DNA基化对植物的影响。     

综述: 表观遗传之染色质重塑

真核细胞中的染色质重塑因子种类繁多,多数以蛋白多聚体的形式存在于细胞中．不同的染色质重塑因子在特定时间定位于特定的核小体上,通过改变染色质结构,影响基因转录活性,进而确保细胞内各种生物学过程的正确运行．另外,染色质重塑因子根据所含功能结构域的不同,大致分为SWI/SNF、ISWI、CHD和INO80四大家族,不同的染色质重塑因子之间既有蛋白质结构和酶活性的相似性,各自又有其特异性．本综述的宗旨在于全面概括和总结染色质重塑因子的分类、结构特点以及其在细胞内的生物学功能,为深入研究染色质重塑因子的生物学功能,尤其是在发育和疾病发生中的作用机制提供理论基础．     

The histone LSD1 demethylase in stemness and cancer transcription programs

DNA and histone chromatin modifying enzymes play a crucial role in chromatin remodeling in several biological processes. Lysine-specific demethylase 1 (LSD1), the first identified histone demethylase, is a relevant player in the regulation of a broad spectrum of biological processes including development, cellular differentiation, embryonic pluripotency and cancer. Here, we review recent insights on the role of LSD1 activity in chromatin regulatory complexes, its functional role in the epigenetic changes during embryonic development, in the establishment and maintenance of stemness and during cancer progression.     

拟南芥中myo-肌醇-多磷酸合成与代谢及其信号

在酵母、真菌、动物和植物等真核生物中, 以myo-肌醇为基石通过不同位点的磷酸化形成各种myo-肌醇-多磷酸及其衍生物。过去10年的研究发现这些肌醇多磷酸参与了膜脂定向转运、蛋白结构稳定、离子通道调控、RNA转运以及DNA修复和染色质重塑等细胞生物学的基本进程。近些年在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的研究中, 许多调控植物生长发育和环境胁迫应答的重要基因被发现, 并证实这些基因参与myo-肌醇-多磷酸的合成与代谢。该文概述了拟南芥中myo-肌醇-多磷酸合成与代谢的基因调控机理, 综述了不同肌醇多磷酸作为信号分子的功能, 提出肌醇多磷酸如同一类信息代码传递着植物细胞有序进程的基本指令。     

染色质重塑调控生物温度适应性的研究进展

温度是限制物种适应性分布的重要环境因子,对极端环境温度的耐受性决定生物分布和扩散范围,而表观遗传可以提供快速的响应机制,促使生物快速适应极端环境温度。染色质重塑作为表观遗传的重要组成部分之一,其可以通过调控胁迫相关基因的表达从而促进生物适应不良环境条件。本文主要阐述了染色质重塑复合物的分类、组成和染色质重塑的方式,梳理了染色质重塑在生物温度适应性中的研究进展,提出染色质重塑在生物适应不良环境温度过程中发挥重要作用,并对未来染色质重塑与温度适应性研究提出建议。