Rett综合征相关基因MeCP2敲除大鼠模型的构建及分析

MeCP2(Methyl CpG binding protein 2)基因突变可导致Rett综合征(Rett syndrome, RTT)。目前已报道的MeCP2敲除小鼠表型与RTT病人症状存在显著差异。为探索MeCP2在脑发育中的作用及其导致RTT的机制,本研究利用CRISPR/Cas9技术构建了MeCP2基因敲除大鼠模型。通过构建靶向敲除MeCP2基因的载体,体外将Cas9 mRNA和sgRNA显微注射到SD大鼠受精卵中,在MeCP2基因exon2中造成移码突变,从而获得MeCP2基因敲除大鼠。利用测序和Western blotting方法鉴定MeCP2敲除大鼠,并对其表型和行为学特征进行分析,发现MeCP2敲除大鼠体重降低,存在焦虑倾向和认知缺陷。本研究成功构建了MeCP2基因敲除大鼠模型,其表型类似人类RTT患者的症状,为后续MeCP2功能研究提供了更好的动物模型。     

MeCP2与神经发育性疾病

作为一种转录抑制因子,甲基化CpG结合蛋白2（MeCP2）含有结合甲基化DNA和转录抑制两个特征性的结构域,具有调节转录激活、调节染色体构象、参与RNA剪切等多种功能,在神经发育过程中起着重要的作用。近来的研究表明,MeCP2基因突变与Rett综合征、孤独症等多种神经发育性疾病相关,已成为研究基因型与人类神经发育性疾病关系的一个热点。就MeCP2在Rett综合征、孤独症及药物成瘾方面的进展作一综述。     

Mecp2影响Rett综合征中代谢功能的研究进展

Rett综合征(RTT)是一种由X连锁的甲基CpG结合蛋白2(Mecp2)基因突变引起的神经系统疾病,突变致病的具体调节机制尚不清楚。对RTT的研究大多聚焦在中枢神经系统,越来越多的研究显示Mecp2在各种代谢系统中也发挥着重要作用。回顾了RTT发展历史、Mecp2的发现及主要作用,并综述了MeCP2在脂质代谢、线粒体代谢和细胞自噬等方面的研究进展。总体而言,Mecp2突变会影响患者体内胆固醇和脂肪代谢,最终导致体型肥胖和肝功能障碍,线粒体形态和功能发生变化,细胞自噬过程发生紊乱,而以上代谢发生紊乱会导致RTT患者的生活质量严重下降。这些发现为进一步理解RTT发生机制、探寻可能的治疗靶点提供了一定的理论依据。     

内侧前额叶皮质DNA甲基化调控大鼠酒精相关行为

酒精滥用不仅导致组织器官损伤,还易诱发神经精神疾病。研究表明,DNA甲基化在酒精诱导基因表达和行为改变中发挥重要作用,但具体的神经生物学机制尚未被阐明。为了探索DNA甲基化在酒精滥用中的作用机制,本研究选取健康成年雄性SD大鼠(Rattus norvegicus)32只,随机分为饮水对照组(n=16)和慢性酒精暴露组(n=16),运用双瓶选择实验(two bottle choice test,TBCT)评估大鼠酒精偏爱率(alcohol preference),通过旷场行为(open field test,OFT)评估活动状态并检测血酒精浓度。分离两组大鼠内侧前额叶皮质(medial prefrontal cortex,mPFC),提取总DNA,利用简化代表性重亚硫酸盐测序技术(reduced representation bisulfite sequencing,RRBS)构建mPFC甲基化谱,对差异基因进行功能富集和通路分析,筛选与酒精滥用密切相关的甲基化差异基因,运用qRT-PCR技术检测差异基因的表达,验证DNA甲基化对基因的表达调控;利用qRT-PCR和Western blot检测甲基转移酶(DNA methyltransferases,DNMTs)和甲基化CpG位点结合蛋白2(methyl CpG binding protein 2,MeCP2)的表达;同时,还检测了短期酒精暴露(7 d)对大鼠mPFC内DNMTs和MeCP2的影响(n=8/组)。结果表明,慢性酒精暴露大鼠mPFC内基因启动子区甲基化水平显著升高。与酒精滥用密切相关的差异基因中,慢性酒精暴露组Ntf3和Ppm1G启动子区甲基化水平升高,mRNA表达降低;Hap1和DUSP1启动子区甲基化水平降低,mRNA表达升高。慢性酒精暴露使DNMT3B和MeCP2 mRNA和蛋白表达升高,而短期内酒精暴露不影响它们的表达。本研究初步证实DNA甲基化与酒精滥用的发展相关,可能受DNMT3B和MeCP2分子的调控,并发现了与酒精滥用相关的靶基因Ntf3、Ppm1G、Hap1和DUSP1,为研究酒精滥用的神经生物学机制提供了新见解,同时为酒精滥用治疗提供了可能的药理学靶点。     

《发育细胞》:研究发现孤独症相关蛋白新功能

<正>中科院上海生科院神经科学研究所仇子龙研究组在最新研究中,发现了孤独症相关蛋白MeCP2通过直接调控DGCR8/Drosha复合物影响microRNA加工及靶基因表达,进而影响大脑发育的新机制。相关成果日前在线发表于《发育细胞》杂志。MeCP2是一种甲基化DNA结合蛋白,负责招募转录抑制复合物且关闭基因表达。人类MeCP2基因的突变或拷贝数增多,均会导致瑞特综合征、孤独症等发育性神经系统疾病。     

神经发育过程中的基因表达调控机制以及相关的神经发育性疾病（英文）

在中枢神经系统的发育过程中,内在的基因和外在的环境因素相互作用以确保神经元发育的各个阶段(如神经细胞的增殖、分化、迁移,轴突延伸,树突成长,功能性突触的形成等)有序进行。这一过程需要众多的基因表达调控机制对不同基因的表达水平进行精确的时空调节。这些调控机制包括了序列特异性DNA结合蛋白(转录因子等)、组蛋白修饰、DNA甲基化、以及微小RNA(mi RNA)等。它们形成了一个调控网络,在神经发育的不同阶段以及不同的环境刺激因素的情况下,从染色质的结构、基因的转录和蛋白质的翻译等不同层次上实现基因表达的精确调控。神经元发育过程中基因表达失调与一些神经发育性疾病相关,例如自闭症谱系障碍,Rett综合征,脆性X综合征以及其他遗传性疾病。深入研究神经元发育过程中基因表达调控机制可望能够给这些神经发育性疾病的诊断和治疗提供新的思路。     

植物DNA甲基化与作物种质资源保存

DNA甲基化是真核生物基因表达调控的重要机制之一。甲基化DNA与甲基特异结合蛋白结合,并作为染色质修饰复合物识别和作用的平台,参与对染色质组织方式的调节,最终影响基因的表达。本文对植物DNA甲基化及其生物学功能、检测分析方法以及作物种质资源保存中存在的甲基化现象进行了综述,旨在为深入了解DNA甲基化修饰对种质资源的影响,更好地开展作物种质资源保护供参考。     

DNA甲基转移酶的表达调控及主要生物学功能

DNA甲基化是表观遗传学的重要部分, 同组蛋白修饰相互作用, 通过改变染色质结构, 调控基因表达。在哺乳类细胞或人体细胞中, DNA甲基化与细胞的增殖、衰老、癌变等生命现象有着重大关系。对催化DNA甲基化的DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase, Dnmt)的研究可以揭示DNA甲基化对基因表达调控的机制, 从而研究与之相关的重要生命活动。文章以DNA甲基转移酶作为切入点, 探讨DNA甲基转移酶在基因表达调控中发挥的作用及其主要生物学功能。     

癌症DNA甲基化调控位点的识别

DNA甲基化是一种重要的表观遗传学修饰,在基因的转录调控方面具有重要的作用。异常的DNA甲基化可以导致癌症等复杂疾病发生,癌基因相关的DNA甲基化调控位点的识别对于解析癌症的发生发展机制及识别新的癌症标记具有重要意义。本研究通过整合The Cancer Genome Atlas(TCGA)的泛癌症基因组的高通量甲基化谱和基因表达谱,识别癌基因相关的DNA甲基化调控位点。对于每种癌症分批次计算Cp G位点甲基化与相关基因表达之间的相关性,并筛选调控下游基因的Cp G位点(包括强调控位点、弱调控位点和不调控位点),结果表明仅有一半的Cp G位点对下游基因具有调控作用;对癌症间共享的调控位点的分析发现不同癌症间共享的调控位点不尽相同,表明癌症特异的甲基化调控位点的存在。进一步地,对差异甲基化和差异表达基因的功能富集分析揭示了受甲基化调控的基因确实参与了癌症发生发展相关的功能。本研究的结果是对当前甲基化调控位点集的重要补充,也是识别癌症新型分子标记特征的重要资源。     

DNA在化对基因表达的影响及其在衰老过程中的表现

ＤＮＡ甲基化是真核细胞基因组重要修饰方式之一,参与基因的表达调控。由甲基化结合蛋白参与的复合体在抑制基因表达中发挥着重要作用。ＤＮＡ甲基化表型的维持需要ＤＮＡ甲基转移酶以催化“半甲基化”ＤＮＡ的甲基化。细胞在增龄过程中甲基化水平明显降低,对该过程的基因表达可能具有一定的调控作用。     

DNA甲基化与基因表达调控研究进展

表观遗传修饰是指不改变DNA序列的、可遗传的对碱基和组蛋白的化学修饰,主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑以及非编码RNA等.表观遗传修饰是更高层次的基因表达调控手段.DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,参与基因表达调控、基因印记、转座子沉默、X染色体失活以及癌症发生等重要生物学过程.近年来随着研究方法和技术的进步,全基因组DNA甲基化的研究广泛兴起,多个物种全基因组甲基化图谱被破译,全局水平对DNA甲基化的研究不仅利于在宏观层面上了解DNA甲基化的特性与规律,同时也为深入分析DNA甲基化的生物学功能与调控奠定了基础.结合最新研究进展综述DNA甲基化在基因组中的分布模式、规律以及和基因转录的关系等.     

VEGF基因多态性和ID2基因甲基化与法洛四联症发病机制的研究现状

基因的多态性改变和甲基化表观遗传的修饰是有关法洛四联症在遗传学方面研究最多的发病机制,在心脏发育过程中VEGF基因的多态性和ID2基因甲基化的异常改变,可以导致这些基因的转录和表达调控的异常,使心脏发育缺陷而导致法洛四联症。通过对基因多态性和DNA甲基化的深入研究有助于法洛四联症发病机制的探讨,为疾病的诊断和治疗开辟新思路。     

DNA甲基化与脂肪组织生长发育

DNA甲基化作为一种重要的表观遗传学修饰方式,在维持正常细胞功能、遗传印记、胚胎发育以及人类肿瘤发生中起着重要作用。DNA甲基化最重要的作用是调控基因表达,它是细胞调控基因表达的重要表观遗传机制之一。近年来的研究发现,DNA甲基化在脂肪组织生长发育以及肥胖症发生过程中发挥着重要作用。DNA甲基化通过调控脂肪细胞分化转录因子、转录辅助因子以及其他脂肪代谢相关基因的表达,从而调控脂肪组织的生长发育。该文综述了脂肪组织生长发育过程中DNA甲基化的最新研究进展,探讨了脂肪组织DNA甲基化的研究趋势和未来发展方向。     

盐酸普鲁卡因对人肝癌HepG2细胞Syk基因甲基化的影响

为探讨盐酸普鲁卡因(procaine,PCA)对人肝癌HepG2细胞Syk基因甲基化的影响,应用巢式双重甲基化特异性聚合酶链反应(Methylation-specific PCR,MSP)检测盐酸普鲁卡因处理前后HepG2细胞中Syk基因启动子的甲基化水平;采用蛋白印迹技术观察Syk蛋白表达情况。结果显示,MSP检测到人肝癌HepG2细胞中Syk基因发生甲基化,随盐酸普鲁卡因浓度升高和时间的延长Syk基因甲基化水平逐渐降低;蛋白印迹结果表明,Syk蛋白在HepG2细胞中低表达,经盐酸普鲁卡因处理可以上调Syk蛋白的表达。人肝癌HepG2细胞中Syk基因启动子区域发生甲基化可能是肝癌发病的机制之一;盐酸普鲁卡因能降低Syk基因启动子区域CpG岛甲基化,并使Syk蛋白表达上调。     

植物组蛋白赖氨酸甲基化建立过程及其遗传性研究进展

表观遗传学主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA,组蛋白甲基化作为组蛋白修饰中的一种重要修饰,在植物体的发育和环境适应中发挥着重要作用。组蛋白甲基化主要发生在赖氨酸残基上,同时根据不同的赖氨酸位点和每个赖氨酸位点甲基化程度的不同,形成了不同的赖氨酸甲基化修饰。根据对基因的不同功能,通常将组蛋白赖氨酸甲基化修饰分为2大类:(1)能够促进基因表达的,如H3K4me3和H3K36me3;(2)能够抑制基因表达的,如H3K9me2和H3K27me3。不同的组蛋白赖氨酸甲基化去甲基化过程需要相应的阅读(reader)、书写(writer)和擦除(eraser)3种蛋白。同时,组蛋白赖氨酸甲基化的遗传性质目前还不是很清楚。综述了植物中组蛋白赖氨酸甲基化建立与去除过程,以及对组蛋白赖氨酸甲基化可遗传性的探讨。     

植物SET蛋白

SET蛋白是一类包含保守的SET结构域、与组蛋白甲基化密切相关的蛋白质。组蛋白修饰作为调控基因表达的重要因素,在植物体基因转录调控中发挥关键的作用。有关SET蛋白的研究为深入了解组蛋白修饰的机制提供了重要信息。植物SET蛋白具有保守的结构特征及进化机制,参与众多细胞核内的反应过程,如染色体的浓缩和分离,基因的转录,以及DNA的复制和修复等,调控植物基因的表达,影响植物体的发育。     

植物RNA聚合酶Ⅳ调控DNA甲基化和发育的研究进展

DNA甲基化是一类稳定可遗传的表观遗传修饰,在调控基因表达、沉默转座子和维持基因组稳定性等方面发挥重要作用。植物中,DNA从头甲基化通过RNA指导的DNA甲基化(RNA-directedDNAmethylation,RdDM)途径建立。植物特有的DNA依赖的RNA聚合酶Ⅳ(DNA-dependent RNA polymerase Ⅳ, Pol Ⅳ)是RdDM途径核心蛋白,转录产生非编码RNA,通过RdDM途径引导从头建立DNA甲基化,进而调控植物基因表达和生长发育。Pol Ⅳ行使功能受多个蛋白调控：组蛋白阅读器SHH1 (SAWADEE homeodomain homolog 1)识别H3K9甲基化引导Pol Ⅳ到基因组特定位点;染色质重塑因子CLSY (CLASSY)蛋白家族协助Pol Ⅳ识别靶位点;RNA依赖的RNA聚合酶2 (RNA-dependent RNA polymerase 2, RDR2)将Pol Ⅳ转录产生的单链RNA转换成双链RNA。本文总结了Pol Ⅳ及其调控蛋白调控植物DNA甲基化和发育的研究进展,以期为DNA甲基化研究和农作物育种提供参考。     

植物DNA甲基化及其研究策略

DNA甲基化是表观遗传学研究的热点问题之一, 植物DNA甲基化的研究对植物研究领域的发展有着举足轻重的作用。本文阐述了植物DNA甲基化的相关机制, 其中包括RdDM(RNA-dependent DNA methylation)、DNA 甲基化与组蛋白修饰 以及DNA 去甲基化等近几年研究的热点问题; 讨论了DNA甲基化在植物发育中的功能(包括基因组防御和调控基因表达)、DNA甲基化与转基因沉默的关系以及其在表观遗传学中的地位。最后就目前国内外研究植物DNA甲基化所采取的常用策略,即高效液相色谱法、亚硫酸盐测序法、甲基化敏感的限制性内切酶结合Southern杂交分析法和MSAP(methylation-sensitive amplified Polymorphism)法进行了详尽的介绍和讨论。     

植物DNA甲基化

DNA甲基化是造成植物转录水平基因沉默的主要原因。从DNA甲基化的发生机理,DNA甲基化抑制基因转录以及调控基因转录的方式简要地介绍了真核生物中DNA甲基化的功能和调控机制方面的一些研究进展。     

盐酸普鲁卡因对人结肠癌HT-29细胞Syk基因甲基化及表达的影响

旨在探讨盐酸普鲁卡因(procaine,PCA)对人结肠癌HT-29细胞Syk基因甲基化及表达的影响。应用巢式双重甲基化特异性聚合酶链反应(Methylation-specific PCR,MSP)检测盐酸普鲁卡因处理前后HT-29细胞中Syk基因启动子的甲基化水平。逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)和蛋白印迹技术观察HT-29细胞内Syk基因表达情况。MSP检测发现人结肠癌HT-29细胞中Syk基因存在甲基化,经盐酸普鲁卡因处理能够使Syk基因甲基化水平下降。RT-PCR和蛋白印迹分析结果显示,人结肠癌HT-29细胞经盐酸普鲁卡因处理后Syk基因表达上调。人结肠癌HT-29细胞中Syk基因启动子甲基化导致基因表达沉默,盐酸普鲁卡因能逆转Syk基因启动子区域CpG岛甲基化,使Syk基因活化并表达上调,提示盐酸普鲁卡因具有治疗结肠癌的潜在应用价值。