基于DNA弯曲度的H2A.Z核小体定位与修饰研究

在真核生物染色质中,H2A.Z是高度保守的组蛋白变异体,与转录调控、基因组的稳定性密切相关。为了探讨组蛋白修饰、DNA弯曲度与H2A.Z核小体定位三者之间的关联,在得到实验所测的相关数据后,利用MINE算法并结合皮尔逊相关系数在酵母全基因组的转录起始位点周围探讨了三者间的线性与非线性关系。其中MIC算法可以定量的得出数据之间关联度大小的值,用于衡量数据之间是否存在着关联,而皮尔逊相关系数则用于检查是否为线性关联。结果除了发现大部分组蛋白修饰种类和核小体定位之间存在着线性关联外,还探测到有两种组蛋白修饰数据(H4ac修饰与GCN4修饰)和核小体定位数据之间存在着以往未发现的非线性关系(大致呈正余弦函数),并从数据的生物背景(组蛋白修饰与核小体位置)上探讨了出现非线性现象的原因。     

酵母基因组组蛋白修饰之间相关性的研究

我们在对染色质修饰作用进行研究的过程中,发现以往的研究只关注化学修饰间的线性关系,而对于非线性关系未充分重视。为此,我们对Pokholok等(2005)人测出的酵母组蛋白甲基化修饰与乙酰化修饰数据进行了插值处理,得到了16种全基因组组蛋白修饰数据。然后对每组修饰数据在TSS位点上、下游各取1 000 bp进行对齐、平均、平滑和归一化处理。我们发现,根据酵母基因转录水平数据,可将组蛋白修饰数据分为两大类:一类是转录增强修饰群体,一类是转录抑制或转录无关修饰群体。为了揭示不同转录活性基因上修饰间的复杂关系,我们分别利用Pearson相关分析法和Reshef等(2011)人提出的MINE算法得到了以上修饰之间的相关性。最后对该结果进行分析,得到了修饰之间的一些非线性关系,同时发现同群体间修饰的关联性更强。     

大肠杆菌基因中密码对使用的规律

为了探讨基因组序列的非随机性对密码对使用的影响程度,揭示依赖上下文的密码对偏爱性(CDCB)可能存在的规律,本文主要对大肠杆菌基因组中密码子及其紧邻密码子(密码对)偏爱作了全面的统计分析。结果发现85%的密码子在其紧邻密码子位点有显著依赖上下文的密码对偏爱性,通过密码对与全序列六联体(三联体对)的相对丰度比较发现,大约35%的密码对偏好性不能用基因组的序列组分来解释。当密码子第二和第三位点核苷酸相同,且紧邻密码子相同时,它们的相对丰度有显著相关性。结果表明我们的数据支持依赖上下文的密码子偏好的主要原因是蛋白质合成精确性选择的假设,即本文结果揭示了依赖上下文的密码对偏好性可能存在的规律,从而为今后进一步研究大肠杆菌基因组中密码对使用偏好性提供参考。     

密码对的使用与基因组进化

以5种真核、20种细菌、10种古菌生物的基因组为样本,分析了编码序列中密码对和基因间序列中三联体对的相对模式数随频数的分布,验证了这种分布符合Γ(α,β)分布。发现分布形状参数!值与生物基因组进化存在明显的相关性;编码序列与基因间序列的进化方式截然不同。随着进化,编码序列的分布形状逐渐向随机分布靠近(α值逐渐增大)。而对基因间序列,古菌与真核生物的分布形状接近,与细菌的分布相差明显。     

HDACs, histone deacetylation and gene transcription： from molecular biology to cancer therapeutics

Histone deacetylases （HDACs） and histone acetyl transferases （HATs） are two counteracting enzyme families whose enzymatic activity controls the acetylation state of protein lysine residues, notably those contained in the N-terminal extensions of the core histones. Acetylation of histones affects gene expression through its influence on chromatin conformation. In addition, several non-histone proteins are regulated in their stability or biological function by the acetylation state of specific lysine residues. HDACs intervene in a multitude of biological processes and are part of a multiprotein family in which each member has its specialized functions. In addition, HDAC activity is tightly controlled through targeted recruitment, protein-protein interactions and post-translational modifications. Control of cell cycle progression, cell survival and differentiation are among the most important roles of these enzymes. Since these processes are affected by malignant transformation, HDAC inhibitors were developed as antineoplastic drugs and are showing encouraging efficacy in cancer patients.     

JMJD3 is a histone H3K27 demethylase

Histone methylation is an important epigenetic phenomenon that participates in a diverse array of cellular processes and has been found to be associated with cancer. Recent identification of several histone demethylases has proved that histone methylation is a reversible process. Through a candidate approach, we have biochemically identified JMJD3 as an H3K27 demethylase. Transfection of JMJD3 into HeLa cells caused a specific reduction oftrimethyl H3K27, but had no effect on di-and monomethyl H3K27, or histone lysine methylations on H3K4 and H3K9. The enzymatic activity requires the JmjC domain and the conserved histidine that has been suggested to be important for a cofactor binding. In vitro biochemical experiments demonstrated that JMJD3 directly catalyzes the demethylation. In addition, we found that JMJD3 is upregulated in prostate cancer, and its expression is higher in metastatic prostate cancer. Thus, we identified JMJD3 as a demethylase capable of removing the trimethyl group from histone H3 lysine 27 and upregulated in prostate cancer.     

组蛋白共价修饰——组蛋白H3第4赖氨酸甲基化

染色体组蛋白的共价修饰在调节染色体结构,控制基因的转录等方面发挥重要的作用。组蛋白H3第4赖氨酸的甲基化作为共价修饰的方式之一,可以调控基因的转录激活。随着对组蛋白甲基化转移酶及相关作用蛋白研究的深入,人们对组蛋白H3第4赖氨酸的甲基化的功能也有了更深的了解。目前研究发现它与癌症也有很密切的关系。     

组蛋白去甲基化酶KDM7家族在脑疾病中研究进展

组蛋白去甲基化酶KDM7家族包括KDM7A、KDM7B、KDM7C三种蛋白,主要通过去除与转录沉默相关的特定组蛋白赖氨酸甲基化修饰,进而对基因转录发挥调控作用。目前,对KDM7家族的研究主要集中于其在神经分化、肿瘤发生发展等过程中的作用,而对其在脑神经疾病中的作用却知之甚少。本文从该蛋白家族表观遗传调控机制、结构生物学及其在脑神经疾病中的作用等方面进行了综述,以期为研究其在脑神经疾病中的功能机制提供参考,为理解脑神经疾病分子病理机制以及探索基于该机制的有效治疗靶点带来新的启示。     

组蛋白去乙酰化酶6与阿尔兹海默病

组蛋白去乙酰化酶6(histone deacetylase 6,HDAC6)在细胞中参与了许多蛋白质的修饰过程,最新证据显示其在阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)发展过程中起了越来越重要的作用,HDAC6不仅可与tau蛋白相互作用并影响其磷酸化过程,而且同时也受到GSK-3β的调控。本文主要介绍了HDAC6在阿尔兹海默病中的作用机制,同时介绍下HDAC6抑制剂对AD的治疗作用。     

组蛋白乙酰化对成体干细胞生物学性状的影响

成体干细胞（adult stem cells,ASCs）是指存在于一种已经分化组织中的未分化细胞,它们可以再生修复损伤的组织和器官,是组织工程和细胞治疗的理想细胞。但是ASCs在体外扩增过程中容易发生自主分化和衰老,影响其在临床的广泛应用。组蛋白乙酰化作为表观遗传调节的重要机制,参与细胞分化、衰老及凋亡等众多细胞活动的调控。该文就组蛋白乙酰化对成体干细胞生物学性状的影响进行综述。