牛体细胞中Gadd45a的表达与DNA甲基化修饰

目的 检测成年牛心脏、肾脏、肝脏及睾丸组织中Gadd45a基因表达情况及DNA甲基化状态,并说明二者之间的关系.结果 牛Gadd45a基因在心脏中没有表达,而在其他3种组织中有表达且略有差异.选定该基因调控区中的7个CpG位点,利用甲基化特异性PCR检测CpG位点的DNA甲基化状态,结果心脏中的甲基化程度明显高于其他3种组织.结论 DNA甲基化对牛Gadd45a基因的组织特异性表达有一定影响.     

MBD4/MED1的结构与功能

含甲基化CpG结合域蛋白质4(methyl-CpG-binding domain protein 4,MBD4)是MBD核蛋白家族中的一员,它包含一个能特异结合甲基化CpG的MBD结构域和一个具有糖苷酶活性的DNA糖苷酶结构域。该蛋白质能特异地结合甲基化CpG岛,并且在DNA错配修复、抑制转录和调节凋亡等过程中发挥重要功能,并与微卫星不稳定性密切相关。MBD4是一个重要的DNA损伤修复蛋白,多方面的报道表明其许多功能都牵涉到细胞衰老。本文就其结构与功能的研究进展作一综述。     

翘嘴鲌胰岛素样生长因子igf3基因的克隆及表达分析

为研究翘嘴鲌(Culter alburnus Basilewsky)胰岛素样生长因子(Insulin-like growth factor 3, igf3)基因在性别调控过程中的作用, 基于分子克隆手段RT-PCR和RACE技术相结合方法扩增到翘嘴鲌igf3基因完整cDNA序列, 利用qRT-PCR技术检测其在不同组织中的表达水平, 最后通过甲基化检测方法比较分析了翘嘴鲌性腺组织igf3基因组水平的CpG岛修饰水平。实验结果显示igf3 cDNA序列全长901 bp, 包含92 bp的5′端非编码区和203 bp的3′端非编码区, 开放阅读框606 bp, 编码201个氨基酸。序列分析显示, 类似于其他IGF家族成员igf1和igf2, igf3同样存在保守的特征结构域, 主要划分为前体信号肽、B、C、A、D和E区。igf3基因在翘嘴鲌不同组织中的表达水平差异明显(P<0.05), 在卵巢中表达量最高, 其次是精巢组织, 而在脑、心脏、脾脏、肝脏、肌肉和肾脏中表达丰度极低。甲基化检测结果显示在卵巢中CG位点几乎不发生甲基化, 然而精巢中的甲基化程度非常高, 这与其表达水平正好呈负相关。研究结果表明igf3可能参与了性腺的形成或功能维持, igf3基因组启动子区域的DNA甲基化修饰与其在性腺组织的二态性表达特征关系密切。     

山羊克隆胎儿不同组织中H19基因CpG岛甲基化模式及表达量检测

表观重编程异常是核移植胚胎发育异常的重要原因。为了研究克隆山羊胎儿不同组织中H19基因CpG岛甲基化水平和相对表达量,本实验运用亚硫酸盐法和荧光实时定量PCR法分别检测了死亡克隆山羊胎儿和同期普通山羊胎儿(对照组)肝脏、胎盘、肾脏、肺脏和心脏组织中H19基因CpG岛甲基化水平和mRNA的相对表达量。结果表明,克隆山羊胎儿胎盘组织中H19基因第5个CpG岛的甲基化水平显著高于对照组(70%vs49.41%,P0.05),H19基因相对表达量显著低于对照组(883.3vs1264.5,P0.05);肺脏组织甲基化水平显著低于对照组(63.53%vs88.24%,P0.05),相对表达量显著高于对照组(1003.4vs515.5,P0.05);其他各组差异不显著(P0.05)。结果说明,H19基因在克隆山羊胎儿部分组织中DNA甲基化重编程异常,而且这种异常影响H19基因的正常表达,这也可能是导致克隆动物死亡的重要因素之一。     

一种快速高效的全基因组甲基化CpG岛富集方法的建立

高甲基化的CpG岛所致基因表观遗传学转录失活已经成为肿瘤表观基因组学研究的重要内容。现在已有很多检测CpG岛甲基化的方法,但由于各自的局限,还没有建立一种能快速在全基因组水平上进行甲基化CpG岛的富集方法。本研究利用甲基化结合蛋白MBD2b具有特异性结合甲基化DNA的特性, 建立了一种基于DNA免疫共沉淀技术的全基因组甲基化CpG岛的富集方法。在大肠杆菌中表达重组的GST-MBD2b蛋白,通过Glutathione Sepharose 4B对重组蛋白进行纯化,制备成亲和层析柱,利用在不同的盐离子强度下甲基化DNA和非甲基化DNA的结合能力不同,对甲基化DNA进行富集。用甲基化酶SssI处理过的DNA片段与非甲基化DNA片段进行富集效率的检测,发现0.5M KCl的浓度是甲基化DNA片段和非甲基化DNA片段得以分开的临界条件。样品的富集效率用Real Time PCR进行检测。结果表明,这种方法能够实现对全基因组甲基化DNA的有效富集且最高的富集倍数可达到100多倍。富集到的甲基化DNA可以进行后续的定量PCR, DNA测序和全基因组芯片的分析等工作,为大规模分析全基因组CpG 岛甲基化的改变奠定了基础。     

MBD3调节干细胞多能性和重编程机制的研究进展

MBD3(methyl CpG binding domain 3)是甲基CpG结合域蛋白家族的成员之一,也是NuRD(nucleosome remodeling and deacetylase complex)的核心亚单位之一。MBD3蛋白可以结合非甲基化DNA,通过MBD蛋白结构域或与NuRD结合发挥作用。MBD3通过参与调节染色质结构和激活转录过程,调节胚胎干细胞的多能性和谱系分化,对于胚胎发育和分化十分关键。MBD3在体细胞和神经干细胞重编程中也发挥着重要作用。此外,在缺氧环境下MBD3还能影响细胞代谢调控。该文围绕MBD3诱导DNA去甲基化、调节染色质结构、调控转录、调节胚胎干细胞的多能性和谱系分化、在重编程中的作用以及缺氧环境中的对细胞代谢的影响等展开论述,以期为多能干细胞的表观遗传研究及重编程技术的优化提供参考。     

牛早期胚胎发育中AID基因的表达及其调节区DNA甲基化的动态变化北大核心CSCD

以具有DNA主动去甲基化作用的活化诱导胞苷脱氨酶(Activation-induced cytidine deaminase,AID,亦称为AICDA)基因为研究对象,检测其在牛卵母细胞及体外受精胚胎发育不同阶段的表达变化及其调节方式,揭示细胞重编程分子机制。应用Real-time PCR、BSP(Bisulfite Sequencing PCR)和免疫荧光化学等方法分析DNA甲基化对牛早期胚胎发育中AID基因表达的影响。结果显示,AID基因在牛早期胚胎发育中受DNA甲基化的调控,AID基因的T-DMR(tissue-dependent and differentially methylated region)位于其转录起始位点-88 bp--431 bp。在牛卵母细胞成熟过程中,T-DMR第2和第3号Cp G位点的DNA甲基化明显去除,而其他位点都未发生变化。卵母细胞在成熟过程中AID基因的积累与DNA甲基化状态变化相关。在牛体外受精胚发育早期的各阶段,尽管AID基因的表达不同,但AID基因T-DMR除第2和第3号CpG位点一直都维持去甲基化状态外,其他位点始终维持甲基化状态。推测其表达的变化可能是胚胎基因组激活有关。以上研究表明,AID基因T-DMR的低甲基化与其表达存在一定的相关性。通过免疫荧光检测发现,从卵母细胞成熟期到桑椹胚期,AID蛋白都是均匀分布于细胞核和细胞质中。而囊胚时期大量AID蛋白集中于内细胞团,这可能对于内细胞团多能性的维持起重要作用。综上所述,牛卵母细胞成熟中积累的AID作用于受精过程,其启动子区的DNA去甲基化与AID基因的表达有关,胚胎基因组激活后AID基因的表达可能与胚胎发育有关。     

单纯性先天性心脏病中TBX5基因表达异常的机制

为探讨人类单纯性先天性心脏病患者中TBX5基因表达下调的可能原因, 应用变性高效液相色谱(DHPLC)方法检测100例单纯性先天性心脏病患者中TBX5基因上游1 200 bp调控区的突变情况; 应用甲基化敏感性限制性内切酶(MS-RE)法检测50例单纯性先天性心脏病患者和5例非先天性心脏病患者心肌组织TBX5基因启动子区两个CpG岛(转录起始点上游-49~-188 bp和-247~-464 bp处)的甲基化情况; 应用P-match软件预测小鼠Tbx5基因上游转录因子Nkx2-5的结合位点, 构建Nkx2-5表达载体转染小鼠H9C2(2-1)心肌细胞, RT-PCR及Western blotting检测Tbx5基因表达, 凝胶阻滞实验(EMSA)验证Nkx2-5和Tbx5基因的作用。结果在100例单纯性先天性心脏病患者中, 未检测到TBX5基因上游1 200 bp调控区突变; 非先天性心脏病患者和单纯性先天性心脏病患者在两个CpG岛存在相同的甲基化; 小鼠Tbx5基因转录起始点上游-312~-315 bp可能存在Nkx2-5的结合位点, 转染Nkx2-5表达载体后Tbx5基因在mRNA及蛋白质水平均有表达增高趋势, Nkx2-5在体外可以与Tbx5基因上游-312~-315 bp序列相结合。以上结果提示TBX5基因调控区突变和两个CpG岛的甲基化不是单纯性先天性心脏病患者心肌组织中TBX5基因表达下调的原因, TBX5基因表达下调可能由于NKX2-5的表达异常引起。     

牛早期胚胎发育中AID基因的表达及其调节区DNA甲基化的动态变化

以具有DNA主动去甲基化作用的活化诱导胞苷脱氨酶(Activation-induced cytidine deaminase,AID,亦称为AICDA)基因为研究对象,检测其在牛卵母细胞及体外受精胚胎发育不同阶段的表达变化及其调节方式,揭示细胞重编程分子机制。应用Real-time PCR、BSP(Bisulfite Sequencing PCR)和免疫荧光化学等方法分析DNA甲基化对牛早期胚胎发育中AID基因表达的影响。结果显示,AID基因在牛早期胚胎发育中受DNA甲基化的调控,AID基因的T-DMR(tissue-dependent and differentially methylated region)位于其转录起始位点-88 bp--431 bp。在牛卵母细胞成熟过程中,T-DMR第2和第3号Cp G位点的DNA甲基化明显去除,而其他位点都未发生变化。卵母细胞在成熟过程中AID基因的积累与DNA甲基化状态变化相关。在牛体外受精胚发育早期的各阶段,尽管AID基因的表达不同,但AID基因T-DMR除第2和第3号CpG位点一直都维持去甲基化状态外,其他位点始终维持甲基化状态。推测其表达的变化可能是胚胎基因组激活有关。以上研究表明,AID基因T-DMR的低甲基化与其表达存在一定的相关性。通过免疫荧光检测发现,从卵母细胞成熟期到桑椹胚期,AID蛋白都是均匀分布于细胞核和细胞质中。而囊胚时期大量AID蛋白集中于内细胞团,这可能对于内细胞团多能性的维持起重要作用。综上所述,牛卵母细胞成熟中积累的AID作用于受精过程,其启动子区的DNA去甲基化与AID基因的表达有关,胚胎基因组激活后AID基因的表达可能与胚胎发育有关。     

EGFR基因启动子区甲基化状态分析

表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)是HER/ERB-B跨膜受体激酶家族成员之一.EGFR的过表达促进细胞的增殖、存活和迁移,与许多实体瘤病人的低存活率相关.EGFR的表达受其启动子DNA甲基化调控.EGFR的转录沉默与CpG岛高甲基化相关.EGFR基因5′调控区包括1个富含GC的启动子,缺保守序列TATA盒和CAAT盒,有多个位点可以起始转录.本实验运用Bisulfite Sequencing PCR(BSP)方法检测了2种肿瘤细胞HeLa(EGFR+)和K562(EGFR)EGFR基因-1300～+600的甲基化状态.所检测目的片段共包含178个CpG位点.发现EGFR阳性与EGFR阴性两种细胞系的甲基化状态不同:宫颈癌细胞系HeLa转录起始点附近包括第一外显子区(-244～+91)处于非甲基化状态,白血病细胞系K562转录起始点附近包括第一外显子区呈嵌合性的高甲基化状态.因此,第一外显子比启动子区的甲基化状态更能反映基因的活化状况.