组蛋白翻译后修饰在卵巢功能调控中的作用

卵巢是雌性哺乳动物的生殖器官,担负着产生成熟卵子和分泌性激素的功能。卵巢的功能调控涉及细胞生长和分化相关基因的有序激活和抑制。近年研究发现组蛋白翻译后修饰因可影响DNA复制、损伤修复及基因转录活性,且一些调节组蛋白修饰的酶为转录因子相关的共激活因子或共抑制因子,在卵巢功能调控和相关疾病发生和发展中起重要作用。本文以卵泡发育和性激素分泌与作用的机制为主线,概括常见组蛋白修饰(主要是乙酰化和甲基化)在生殖周期中的动态变化规律及其对重要分子事件的基因表达调控,如组蛋白乙酰化的特殊动态变化对卵母细胞减数分裂的阻滞与恢复意义重大,而组蛋白(尤其是H3K4)甲基化通过调控卵母细胞的染色质转录活性与减数分裂进程影响其成熟,排卵前组蛋白乙酰化或甲基化亦可促进类固醇激素的合成与分泌等。最后简述了异常组蛋白翻译后修饰在两种常见卵泡发育障碍性疾病(早发性卵巢功能不全、多囊卵巢综合征)发生和发展中的作用。本综述将为理解卵巢功能的复杂调控机制和探索相关疾病的潜在治疗靶点提供有益参考。     

组蛋白修饰调控衰老过程的机制研究进展

组蛋白(histone)是真核生物染色质的主要蛋白质组分,具有类型多样的翻译后共价修饰,包括乙酰化、甲基化、泛素化、SUMO化、磷酸化等.组蛋白修饰是表观遗传调控网络的重要组成部分,参与调控基因转录、DNA复制和损伤修复等基因组DNA相关的生物学过程.物种的寿命由物种基因组和基因组与环境的相互作用决定.最近的研究表明,组蛋白修饰在多种模式生物衰老过程中呈现动态变化,且特定组蛋白修饰的改变可以延长模式生物的寿命,从而有望为延缓衰老、预防和治疗衰老相关疾病的研究带来新思路.本文总结了近年来组蛋白修饰调控衰老过程的研究进展.     

细胞分裂过程中的组蛋白H3磷酸化

组蛋白是染色质中主要的蛋白质组分,经过复杂的翻译后修饰,主要包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化和ADP-核糖基化后,会改变染色质的结构及功能特性。组蛋白H3的磷酸化是高度保守的,发生在有丝分裂和减数分裂中特定的时期和染色体部位。在真核生物的不同物种中,组蛋白的磷酸化在染色体上的分布和起始时期是不同的,但常在中期磷酸化水平达到最高。在有丝分裂或减数分裂将结束的时候,H3普遍发生去磷酸化现象。不同组蛋白的共价修饰有不同的表观遗传学效应。     

组蛋白修饰与基因调控

基因表达是一个受多因素调控的复杂过程,组蛋白是染色体基本结构－核小体中的重要组成部分,其N－末端氨基酸残基可发生乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、多聚ADP糖基化等多种共价修饰作用,组蛋白的修饰可通过影响组蛋白与DNA双链的亲性,从而改变染色质的疏松或凝集状态,或通过影响其它转录因子与结构基因启动子的亲和性来发挥基因调控作用,组蛋白修饰对基因表达的调控有类似DNA遗传密码的调控作用。     

新型组蛋白赖氨酸酰基化修饰调控的基因转录及疾病

染色质是人类遗传信息的载体，位于染色质上的基因在不同的时空条件下的精准表达调控与DNA的可接触性和染色质相关复合物的密切关联。组蛋白是染色质的重要组成成份，组蛋白上的多种化学修饰，例如乙酰化、甲基化和磷酸化等构成组蛋白密码，实时调控染色质的开放程度及转录调节复合物与染色质的结合，导致基因转录的激活或抑制。随着高分辨率质谱和专一性化学修饰抗体制备技术的提高，一系列新型组蛋白赖氨酸酰基化修饰，例如巴豆酰化、乳酸酰化和琥珀酰化等被发现，进一步扩展了组蛋白密码的多样性，显著增加了组蛋白密码调控基因转录的复杂性。本文着重概述了新近发现的赖氨酸巴豆酰化、乳酸酰化、琥珀酰化、异丁酰化、甲基丙烯酰化和异烟酰化等新型组蛋白赖氨酸酰基化修饰的书写、阅读及擦除的动态调控分子机制，总结了这些组蛋白酰基化修饰在基因表达中的功能及调控机制，阐述了新型组蛋白酰基化修饰与人类疾病的关联，提出新型组蛋白酰基化修饰研究面临的挑战和未来研究的方向。     

组蛋白的类泛素化修饰与发育调控研究进展

泛素类泛素在真核生物体内广泛存在,依赖泛素化及类泛素化蛋白的翻译后修饰已经被证实参与很多细胞内的调控进程。组蛋白是染色质的主要成分之一,已经证实的组蛋白泛素类泛素翻译后修饰在基因转录、DNA损伤修复过程中起着重要作用。与组蛋白泛素化研究相比,仅发现很少的组蛋白类泛素化研究,其生理功能,特别是与其他疾病发生的联系还并不是很清楚。文章综述了组蛋白类泛素化修饰对基因转录及DNA损伤修复的调控,并展望了类泛素化修饰在发育调控中的重要作用,为组蛋白类泛素化修饰在生理功能中的研究作用提供思路。     

组蛋白磷酸化参与学习记忆调控的分子机制

组蛋白磷酸化是组蛋白翻译后修饰诸多方式中的一种,属于表观遗传学的范畴,在DNA损伤修复、细胞分裂等过程中发挥作用.近年来研究表明,组蛋白磷酸化在学习记忆等认知功能中也发挥重要的调节作用.本文主要就组蛋白磷酸化在学习记忆中的作用,及其上游信号通路、下游转录调控机制做一综述,旨在为认知功能障碍相关疾病提供新的理论基础和治疗靶点.     

精子发生过程中组蛋白甲基化和乙酰化

精子发生(Spermatogenesis)这一高度复杂的独特分化过程包括精原细胞发育为精母细胞、单倍体精细胞的形成和精子成熟,并以阶段特异性和睾丸特异性基因的表达、有丝分裂和减数分裂以及组蛋白向鱼精蛋白的转变为特征。表观遗传修饰在减数分裂重组、联会复合物的形成、姊妹染色体的结合、减数分裂后精子的变态、基因表达阻遏和异染色质形成过程中发挥着重要作用。其中具有一定组成形式、起抑制作用和/或激活作用的组蛋白甲基化和乙酰化标记,不仅保证了正确的染色体配对和二价染色体的成功分离,并且精确调节减数分裂特异性基因的适时表达。精子发生过程中组蛋白甲基化和/或乙酰化错误会直接影响表观遗传修饰的建立和维持,导致生精细胞异常甚至引发不育。文章旨在对精子发生过程中组蛋白甲基化和乙酰化表观遗传修饰的动态变化及其相关酶的调节机制进行综述,为进一步研究精子发生的表观遗传调控,预防男性不育疾病的发生提供基础资料。     

磷酸化组蛋白H3在小麦有丝分裂与减数分裂中的分布

在细胞周期中 ,与染色质凝集偶联的一类组蛋白修饰是组蛋白H3的磷酸化。运用H3_Ser 10磷酸化的特异性抗体 ,通过间接免疫荧光标记检测了磷酸化组蛋白H3在小麦 (TriticumaestivumL .)有丝分裂与减数分裂细胞中的分布。有丝分裂时 ,H3磷酸化起始于早前期 ,消失于末期 ,在中期与后期 ,H3磷酸化主要分布在着丝粒两侧的异染色质区。减数分裂时 ,H3磷酸化起始于细线期向偶线期转换时 ,并且从前期Ⅰ到后期Ⅰ保持均一分布于整个染色体上 ,直到末期Ⅰ消失 ,而中期Ⅱ与后期Ⅱ在着丝粒两侧的异染色质区的信号略强于染色体臂 ,直至消失于末期Ⅱ。磷酸化组蛋白H3在两类细胞分裂中的不同分布暗示这种保守的翻译后修饰可能发挥着除参与染色体凝集外的更复杂的作用。     

综述: H2A-H2B类型组蛋白及其伴侣蛋白的研究进展

染色质是真核细胞中遗传物质DNA的载体,染色质结构动态变化与DNA复制、转录、重组、修复等重要生物学事件密切相关.组蛋白是染色质结构的基本组成元件之一,组蛋白变体和组蛋白修饰是两类基本的染色质结构调控因子.在构成核小体的四种核心组蛋白(H2A、H2B、H3、H4)当中,H2A拥有最多的变体类型并在染色质结构调控中发挥重要作用.H2A组蛋白伴侣对H2A组蛋白及其变体的特异识别对于后者的折叠、修饰、传递、转运、组装、移除等生物学功能至关重要.本文着重探讨了组蛋白伴侣特异识别H2A组蛋白的分子机理,二者调控染色质结构的作用机制以及相应的生物学意义.     

磷酸化组蛋白H3在小麦有丝分裂与减数分裂中的分布

在细胞周期中, 与染色质凝集偶联的一类组蛋白修饰是组蛋白H3的磷酸化.运用H3-Ser 10磷酸化的特异性抗体,通过间接免疫荧光标记检测了磷酸化组蛋白H3在小麦(Triticum aestivum L.)有丝分裂与减数分裂细胞中的分布.有丝分裂时,H3磷酸化起始于早前期,消失于末期,在中期与后期,H3磷酸化主要分布在着丝粒两侧的异染色质区.减数分裂时,H3磷酸化起始于细线期向偶线期转换时,并且从前期Ⅰ到后期Ⅰ保持均一分布于整个染色体上,直到末期Ⅰ消失,而中期Ⅱ与后期Ⅱ在着丝粒两侧的异染色质区的信号略强于染色体臂,直至消失于末期Ⅱ.磷酸化组蛋白H3在两类细胞分裂中的不同分布暗示这种保守的翻译后修饰可能发挥着除参与染色体凝集外的更复杂的作用.     

组蛋白乙酰化/去乙酰化与基因表达调控

组蛋白是真核生物染色质的主要成分,组蛋白修饰(如甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等)在真核生物基因表达调控中发挥着重要的作用.在这些修饰中,组蛋白乙酰化/去乙酰化尤为重要.组蛋白乙酰化/去乙酰化可通过改变染色质周围电荷或参与染色质构型重建而影响基因表达;更重要的是组蛋白乙酰化/去乙酰化可形成一种特殊的“密码”,被其它蛋白质识别,影响多种蛋白质因子的活动或与其相互作用,参与到基因表达调控的整个网络中.     

H2A-H2B类型组蛋白及其伴侣蛋白的研究进展

染色质是真核细胞中遗传物质DNA的载体,染色质结构动态变化与DNA复制、转录、重组、修复等重要生物学事件密切相关.组蛋白是染色质结构的基本组成元件之一,组蛋白变体和组蛋白修饰是两类基本的染色质结构调控因子.在构成核小体的四种核心组蛋白(H2A、H2B、H3、H4)当中,H2A拥有最多的变体类型并在染色质结构调控中发挥重要作用.H2A组蛋白伴侣对H2A组蛋白及其变体的特异识别对于后者的折叠、修饰、传递、转运、组装、移除等生物学功能至关重要.本文着重探讨了组蛋白伴侣特异识别H2A组蛋白的分子机理,二者调控染色质结构的作用机制以及相应的生物学意义.     

组蛋白修饰在卵母细胞发育中功能和调控机制的研究进展

组蛋白修饰作为表观遗传调控网络的重要组成部分,其主要的修饰类型包括乙酰化、甲基化、磷酸化等,在卵母细胞减数分裂过程中呈现动态变化。在卵母细胞发育过程中,表观遗传调控因子涉及的乙酰化、甲基化维持、磷酸化和组蛋白置换调控着卵母细胞减数分裂过程中基因的表达、纺锤体的组装、染色体的排列和基因组的稳定性,确保了卵母细胞减数分裂的正常进行和卵母细胞的正常发育。该文对卵母细胞发育过程中组蛋白修饰的变化、功能和调控机制的研究进展进行综述。     

组蛋白降解调控机制的研究进展

组蛋白是染色质的重要组成部分,其含量的高低显著影响着染色质高级结构的形成、基因表达、DNA复制等重要生命活动。蛋白质降解是组蛋白含量调控的重要机制,大量研究表明,组蛋白的降解与其氨基酸残基的修饰方式有着密不可分的联系。此外,组蛋白的降解与其泛素化、乙酰化等共价修饰密切相关。该文以组蛋白氨基酸残基翻译后修饰(PTM)为关注点,重点介绍组蛋白降解与氨基酸残基修饰之间的相互关系,并对该领域的研究进展进行综述。     

综述: 组蛋白去乙酰化酶的结构及应用

组蛋白赖氨酸乙酰化是目前研究最为广泛和深入的组蛋白翻译后修饰之一,在染色质重塑和基因表达调控等方面发挥重要作用,这种修饰在体内受到组蛋白乙酰化酶和去乙酰化酶的高度动态调控．除了以组蛋白为底物外,组蛋白去乙酰化酶还可以催化多种非组蛋白的去乙酰化,参与多种生命过程的调节．本文围绕四类人源组蛋白去乙酰化酶,综述了其分类依据、结构与功能特点、催化反应的分子机制,以及针对这些组蛋白去乙酰化酶的抑制剂和激动剂的开发和应用等方面的研究进展．     

泛素化与SUMO化对DNA损伤应答的调控作用

蛋白质翻译后修饰是实现蛋白质多样化功能的一种重要的调控方式,泛素化和SUMO化作为重要的蛋白质翻译后修饰在转录调节、染色质结构及基因组稳定性维持以及DNA修复中扮演重要角色。由于泛素(ubiquitin,Ub)、小泛素相关修饰物(small ubiquitin-related modifier,SUMO)都是修饰目标蛋白质上的赖氨酸,因此在通常情况下,二者对于同一个蛋白质的翻译后修饰存在拮抗或协同作用,但具体调控机理目前研究还不多。DNA损伤与肿瘤的发生发展密切相关。DNA损伤若未能得到及时修复或者修复过程中出现异常,将会导致肿瘤的发生,甚至会产生致死型突变。近年来,对于DNA损伤修复过程中涉及到的蛋白质翻译后修饰的研究已成为研究热点。本文旨在阐明泛素化、SUMO化对DNA损伤修复过程中关键因子的调控作用,为了解多种翻译后修饰对DNA修复过程的调控提供新视角。     

精子发生过程中翻译后修饰的蛋白质组学研究进展

精子发生由一系列多阶段、复杂的生物学事件所组成,受到多因素的调控。精子发生过程存在翻译延迟的现象,因此转录和蛋白表达水平变化不完全一致。蛋白质的翻译后修饰作为蛋白质功能的重要调控方式,在精子发生过程中起着重要调控作用。近年来,蛋白质组学(proteomics)的发展促进了蛋白质翻译后修饰的解析和功能研究。本文综述了精子发生过程中多种翻译后修饰的蛋白质组学研究进展,并讨论了它们在精子发生、精子功能和男性生育能力中的作用以及它们在未来临床诊疗中的价值。     

组蛋白泛素化修饰及其在DNA损伤应答中的作用

泛素化修饰是真核生物细胞内重要的翻译后修饰类型,通过调节蛋白质活性、稳定性和亚细胞定位广泛参与细胞内各项信号传导与代谢过程,对维持正常生命活动具有重要意义。组蛋白作为染色质中主要的蛋白成分,与DNA复制转录、修复等行为密切相关,是研究翻译后修饰的热点。DNA损伤后,组蛋白泛素化修饰通过调节核小体结构、激活细胞周期检查点、影响修复因子的招募与装配等诸多途径参与损伤应答。同时,组蛋白泛素化修饰还能调节其他位点翻译后修饰,并通过这种串扰(crosstalk)作用调节DNA损伤应答。本文介绍了组蛋白泛素化修饰的主要位点和相关组分(包括E3连接酶、去泛素化酶与效应分子),以及这些修饰作用共同编译形成的信号网络在DNA损伤应答中的作用,最后总结了目前该领域研究所面临的一些问题,以期为科研人员进一步探索组蛋白密码在DNA损伤应答中的作用提供参考。     

组蛋白去乙酰化酶的结构及应用

组蛋白赖氨酸乙酰化是目前研究最为广泛和深入的组蛋白翻译后修饰之一,在染色质重塑和基因表达调控等方面发挥重要作用,这种修饰在体内受到组蛋白乙酰化酶和去乙酰化酶的高度动态调控.除了以组蛋白为底物外,组蛋白去乙酰化酶还可以催化多种非组蛋白的去乙酰化,参与多种生命过程的调节.本文围绕四类人源组蛋白去乙酰化酶,综述了其分类依据、结构与功能特点、催化反应的分子机制,以及针对这些组蛋白去乙酰化酶的抑制剂和激动剂的开发和应用等方面的研究进展.