基因组印记对个体发育及动物克隆的影响

介绍了印记基因对个体发育及动物克隆的深远影响。通过分析有关印记基因起源的几种不同假说,展现印记基因的作用方式与功能;探讨印记基因特殊的形成机制,有助于深入理解这一表观遗传修饰调节对动物个体发育和动物克隆的影响。印记基因对哺乳动物胎儿的发育具有十分重要的作用,对个体的生长与行为也有一定影响,特别是对胎盘发育极为重要。一旦表达失控就会导致多种疾病发生,大量证据表明许多肿瘤的发生都与其相应基因组印记丢失有关。在当前动物克隆研究中,克隆动物成活率低,具有大量表型异常及不同程度缺陷,而这些异常与许多印记基因表达失调导致的症状非常相似。因此,克隆动物的印记基因表达异常可能正是制约克隆效率提高的关键因素。     

动物克隆的机理与研究进展

对动物克隆的理论基础进行了探讨,综述了在动物克隆时,供体核的基因组再程序化的可能作用机制,对动物克隆尤其是喷乳动物克隆研究进展进行了深入的总结和分析,并对其应用前景作了展望。     

共培养对小鼠囊胚质量及其表观遗传修饰的影响

本研究探讨了共培养对小鼠囊胚质量及其表观遗传修饰的影响。将小鼠的受精卵体外随机分别置于含颗粒细胞(试验组I)、输卵管上皮细胞(试验组Ⅱ)、输卵管组织块(试验组Ⅲ)的KSOM培养液中作为试验组进行共培养,同时设立对照组A(体外培养,仅含KSOM)和对照组B(体内培养)。比较各组受精卵的卵裂率和囊胚发育率;并应用碘化丙啶和Hoechest333258对囊胚进行染色,利用ICM/TE值评价各组胚胎体外发育的质量;同时将囊胚进行免疫荧光染色,观察其基因组甲基化和组蛋白乙酰化的水平。结果表明,与对照组A相比,试验组的卵裂率和囊胚发育率均有显著提高(P<0.05);同时其囊胚细胞数目及内细胞团细胞数与滋养层细胞数比值(ICM/TE)值均显著高于对照组A(P<0.05);各试验组囊胚基因组甲基化水平与对照组A差异不显著(P>0.05),但各体外培养组均与对照组B差异显著(P<0.05);试验组组蛋白乙酰化水平与对照组A、B差异均不显著(P>0.05)。共培养能够有效促进小鼠胚胎的体外发育,提高囊胚的发育质量,但是仍不能克服由体外培养造成的基因组甲基化异常。     

人类及动物RNA病毒的反向遗传系统

反向遗传系统可以对RNA病毒直接进行遗传操作,为RNA病毒的分子生物学研究提供了一种强大的工具。在过去20年,特别是自90年代中期第一例负链RNA病毒感染性克隆构建成功以来,动物RNA病毒的分子生物学研究取得了长足的进展,这很大程度上归功于各种动物RNA病毒反向遗传系统的建立。这里系统总结了人类及动物非反转录RNA病毒中各类代表性成员在建立反向遗传系统时的方案设计、遇到的困难及研究者如何克服这些困难。分类讨论到的代表性病毒种属有脊髓灰质炎病毒、冠状病毒（包括SARS病毒）、黄病毒、野田村病毒、流感病毒、传染性法氏囊病病毒以及呼肠孤病毒等。     

多倍体植物的表观遗传现象

表观遗传现象是指基因表达发生改变但不涉及DNA序列的变化, 它存在于许多植物的多倍体化过程中,而且能够在代与代之间传递。表观遗传变异包括基因沉默、DNA甲基化、核仁显性、休眠转座子激活和基因组印记等方面。这种现象可能是由于基因组间的相互作用直接诱发基因沉默或基因表达改变所致;也可能由DNA甲基化之外的组蛋白编码的改变引起;或者与甲基化不足、染色质重组或转座子激活等有关。表观遗传变异在提高基因表达的多样性,引起遗传学和细胞学上的二倍化,以及促进基因组间的相互协调等方面起着重要作用。文章综述了植物多倍体化过程中的表观遗传现象及其在多倍体植物基因组进化中的作用,并在此基础上提出了今后在这方面的研究途径。     

动物克隆后代的发育异常

克隆后代发育异常是一种普遍现象,这些异常的发生与供体核的状态,供体的重新程序化以及核外遗传物质等因素存在密切关系,这涉及到印记基因,胚胎早期发育必需基因,染色体的甲基化以及结构的变化等诸多方面的内容,对这些事件的诠释有助于克服克隆后代发育异常的发生。     

动物克隆核再程序化有关机理的研究进展

近年来,动物克隆技术发展迅速,不断有新的克隆动物面世。面对克隆效率、克隆动物存活率低的客观事实,人们对克隆有关机制做了很多探讨。在移植核的再程序化过程中,某些胞浆因子如核质原等在解除已分化细胞核染色质的抑制中发挥了关键的作用,同时移植核发生印记基因及非印记基因的去甲基化和重新甲基化的现象,这种染色质抑制作用的解除及基因的甲基化现象与移植核的去分化有着密切的联系,但其具体机制还不清楚。核移植技术中,供核与受体胞质的协调和核再程序化的关系得到大量研究,目前普遍认为为了使核再程序化进行得更完全,MⅡ期卵母细胞质是适宜的受体,而处于G0期或G1期的体细胞核是合适的核供体。     

论克隆植物的遗传多样性

概述了克隆植物的类型与特点,对克隆植物的遗传多样性及其遗传结构的一些特点进行了综述,并讨论了克隆植物遗传变异的来源。总体而言,克隆植物拥有比早期推测大得多的遗传变异,虽然克隆种与其近缘有性繁殖种相比,遗传多样性较低,但广泛的遗传单态性却很罕见。克隆植物种群的遗传结构有所改变,广布基因型很少,大多数基因型仅分布于某一种群之内,种群间基因型多态性存在广泛的变异。不同克隆植物之间遗传多样性相差很大,遗传结构也有巨大差异。说明除生殖模式外,其他的一些因素,如地理分布范围、生境特点,散布方式和种群历史等都对克隆植物遗传多样性有重要影响。     

论克隆植物的遗传多样性

概述了克隆植物的类型与特点 ,对克隆植物的遗传多样性及其遗传结构的一些特点进行了综述 ,并讨论了克隆植物遗传变异的来源。总体而言 ,克隆植物拥有比早期推测大得多的遗传变异 ,虽然克隆种与其近缘有性繁殖种相比 ,遗传多样性较低 ,但广泛的遗传单态性却很罕见。克隆植物种群的遗传结构有所改变 ,广布基因型很少 ,大多数基因型仅分布于某一种群之内 ,种群间基因型多态性存在广泛的变异。不同克隆植物之间遗传多样性相差很大 ,遗传结构也有巨大差异。说明除生殖模式外 ,其他的一些因素 ,如地理分布范围、生境特点 ,散布方式和种群历史等都对克隆植物遗传多样性有重要影响。     

表观遗传修饰与肿瘤

肿瘤的形成受遗传学修饰和表观遗传修饰的影响。长期以来人们一直认为基因突变参与肿瘤的形成,近年来越来越多的证据表明,表观遗传修饰在肿瘤进展中同样具有非常重要的作用。表观遗传调控可以影响基因转录活性而不涉及DNA序列的改变。本文介绍了肿瘤发生发展过程中出现的表观遗传修饰异常,以及通过干预表观遗传修饰治疗肿瘤的应用前景。     

哺乳动物的基因组“印记”研究进展

本文综述了哺乳动物的基因组“印记”的最新研究进展。阐述了基因组“印记”的可能机制及一些最新定位的“印记”基因,并论述了基因组“印记”在发育生物学、遗传学和物种进化研究中的生物学意义。Abstract:This article reviews the recent advance in genome“imprinting”in mammalian.It covers data on mechanisms of gene imprinting,several imprinted genes that were recently identified and the biological significance of genome imprint in development,genetics and Darwinian evolution.     

DNA甲基化修饰与体细胞核移植的关系

成功的体细胞核移植（somatic cell nuclear transfer,SCNT）有赖于供体细胞的基因组通过重编程恢复到支持胚胎发育的全能性状态。但是,相比起自然受精后发生的重编程来说,要诱导一个已经分化的供体细胞重编程为全能性状态,往往在时间上和程度上都是迟滞的和不完全的。同时,DNA甲基化状况又是影响克隆胚胎发育和基因表达的关键因素之一。因此,深入研究主导DNA甲基化修饰的分子机理,探讨DNA去甲基化在供体细胞重编程过程中扮演的角色,从而进一步提高供体细胞重编程效率,提高克隆胚的发育潜能,这对于体细胞核移植效率的提高具有重要的意义。     

体细胞核移植胚胎核重编程的研究进展

尽管在多种哺乳动物种系中成功制备了体细胞克隆后代,但当前的克隆技术仍有许多亟待解决的问题。体细胞核移植胚胎大多存在许多发育异常,造成了妊娠早期高流产率和出生后高死亡率。有研究认为,克隆胚胎发育障碍的一个重要的原因是供体细胞的遗传重编程不完全。哺乳动物种系中,DNA甲基化是胚胎发育期转录调节的必需步骤,除了单拷贝基因序列外,在基因组很多的区域都可以观测到克隆胚胎的异常甲基化。此外,克隆胚胎的基因印迹也存在异常。     

植物胚乳发育的表观遗传学调控

被子植物的种子发育从双受精开始, 产生二倍体的胚和三倍体的胚乳。在种子发育和萌发过程中, 胚乳向胚组织提供营养物质, 因此胚乳对胚和种子的正常生长发育至关重要。开花植物发生基因组印迹的主要器官是胚乳。印迹基因的表达受表观遗传学机制的调控, 包括DNA甲基化和组蛋白H3K27甲基化修饰以及依赖于PolIV的siRNAs (p4-siRNAs)调控。基因组印迹的表观遗传学调控对胚乳的正常发育和种子育性具有不可或缺的重要作用。最新研究显示, 胚乳的整个基因组DNA甲基化水平降低, 而且去甲基化作用可能源于雌配子体的中央细胞。该文综述了种子发育的表观遗传学调控机制, 包括基因组印迹机制以及胚乳基因组DNA甲基化变化研究的最新进展。