多靶向RNA干扰技术在基因治疗中的应用与前景

RNA干扰(RNA interference,RNAi)通过转录后基因沉默效应特异性抑制靶基因的表达,其沉默机制的高效性、特异性及稳定性使这项技术成为生物医学领域研究基因治疗的重要工具。阐述RNAi技术的特点和RNAi疗法的现状,特别是多靶小干扰RNA(small interference RNA,siRNA)目前的发展态势及其各种结构性修饰,通过使用这些结构修饰的siRNA提高基因沉默的效率,将有助于提高疗效。但该技术在广泛应用于临床之前,仍存在一些亟待解决的问题与面临的挑战,需进一步研究。     

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。     

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。     

表观遗传学研究进展

表观遗传学是在基因组DNA序列不发生变化的条件下,基因表达发生的改变也是可以遗传的,导致可遗传的表现型变化。表观遗传学主要包括DNA甲基化作用、组蛋白修饰作用、染色质重塑、遗传印记、随机染色体(X)失活及RNA世界等。与表观遗传学相关的疾病主要有肿瘤、心血管病、精神病和自身免疫系统性病等。现就表观遗传学与疾病进行综述。     

泛素化修饰与植物免疫应答

植物暴露在细菌、病毒和真菌等病原微生物环境中,病虫害是限制农作物产量和品质的主要因素,而植物病虫害的防治依赖于对植物抗病机制的深入认识。近年来的研究表明,蛋白质泛素化广泛地参与植物防御调节。蛋白质泛素化是真核生物中重要的翻译后修饰方式之一,在植物中,泛素化修饰在多种信号传导途径中发挥作用,如激素、光、糖应答,发育调节和病原菌防御信号途径等。综述了蛋白质泛素化修饰在植物免疫应答中的调控作用。     

蛋白质翻译后修饰研究进展

翻译后修饰在蛋白质加工、成熟的过程中发挥着重要的作用,它可以改变蛋白质的物理、化学性质,影响蛋白质的空间构象、立体位阻及其稳定性,进而对蛋白质的生物学活性产生作用,引起蛋白质的功能改变。修饰基团自身的结构特性对蛋白质的性质、功能也会产生深远的影响。在已有的研究基础上,综述蛋白质翻译后修饰的主要类型以及各修饰作用潜在的生物学功能。     

转录因子C/EBPβ的翻译后修饰

CCAAT增强子结合蛋白β(CCAAT enhancer-binding proteinβ,C/EBPβ)是转录因子C/EBP家族的重要成员。它通过对靶基因转录的调节,参与细胞增殖与分化、肿瘤发生与凋亡、细胞周期调控等重要生命活动,同时这些功能受到磷酸化、乙酰化、泛素化等多种翻译后修饰的调控。本文综述近年来有关C/EBPβ的翻译后修饰的研究进展。这些研究不仅为人们认识C/EBPβ的调控机制提供了一个新的角度,同时也可能为肥胖及相关代谢疾病的发生和治疗提供新的理解。     

锌指核酸酶技术的应用

锌指核酸酶(zinc finger nuclease,ZFN)技术是近年来发展起来的一种对基因组DNA实现靶向修饰的新技术。ZFN通过作用于基因组DNA上特异的靶位点产生DNA双链切口(double strand break,DSB),然后经过非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)或同源重组(homologous recombination,HR)途径实现对基因组DNA的靶向敲除或者替换。该技术近些年来已经被广泛应用于基因靶向修饰的研究。本文在简要介绍ZFN技术的基础上,重点综述了目前该技术在基因靶向修饰中的应用研究进展,并同时对该技术目前所需解决的一些问题以及未来的研究方向进行了分析。     

聚乙二醇介导鹅掌楸悬浮细胞与CdSe／ZnS量子点纳米颗粒共孵育的互作特征

利用纳米材料介导的药物靶向治疗和动物细胞转基因等相关研究,日益受到人们的关注．但植物因存在细胞壁的障碍,无论原位还是离体细胞培养条件下,利用纳米技术进行基因转移均存在很大难度．因此设想,如通过纳米颗粒材料物理尺寸的改变和表面化学修饰,能改变纳米颗粒与植物细胞壁界面上的生物物理或生物化学特征,从而有利于纳米颗粒材料穿越植物细胞壁进入植物细胞,将对推动纳米技术在植物转基因领域中的应用产生重要意义．根据以上设想,研究了不同的共孵育时间和温度等条件下,杂交鹅掌楸的胚性悬浮细胞与经不同表面化学修饰的CdSe／ZnS纳米颗粒之间相互作用过程的细胞生物学特征,以及CdSe／ZnS量子点的细胞毒性．结果表明,在共孵育后3h以内,激光共聚焦显微镜和电子扫描显微镜下,均可观察到经表面后修饰带正电荷的CdSe／ZnS纳米颗粒．同时,胞吞进入细胞内部的表面携带正电荷的CdSe／ZnS纳米颗粒的量明显与共培养时间、温度有明显的依赖关系,表明它们可以通过细胞的液相胞吞作用进入杂交鹅掌楸细胞内,且不影响细胞的活性;而表面带负电荷的CdSe／ZnS纳米颗粒则主要聚集在细胞外壁附近．在培养溶液中添加20％（质量比）聚乙二醇,可进一步提高鹅掌楸细胞胞吞CdSe／ZnS纳米颗粒的量和减轻CdSe／ZnS纳米颗粒的细胞毒性．本研究表明,以表面携带正电荷的CdSe／ZnS量子点纳米材料作为基因载体,在植物悬浮细胞的转基因研究和应用中具有广泛的前景．     

PcG蛋白在干细胞调控中的作用

PcG (polycomb group)蛋白作为一种表观遗传修饰系统,在动物和植物中具有 保守性.从功能上讲,PcG蛋白可以分为PRC1（polycomb repressive complex 1）和 PRC2（polycomb repressive complex 2）两个核心蛋白复合体. PRC2含有组蛋白甲 基化酶的活性,而PRC1在泛素连接酶E3介导的组蛋白泛素化中发挥作用,二者通过对 组蛋白的修饰控制靶基因转录. 近来研究表明,PcG蛋白对干细胞数量维持和命运转变 有重要的调控作用,其成员表达失调或缺失导致许多恶性肿瘤的发生或导致植物细胞 丧失分化能力、形成愈伤组织. 本文简要综述了PcG蛋白的组成及其在干细胞调控中 的作用.