Msx1重新分布Ezh2和H3K27me3到细胞核核周具有细胞类型特异性

细胞核内部的空间排布并不是随机的,而是高度动态且具细胞特异性的。在发育过程中,序列特异性的转录调控因子和表观遗传修饰因子的协同作用及其核定位与基因的表达调控密切相关。我们前期研究发现,在成肌细胞中,同源异型框蛋白Msx1通过重新分布Ezh2复合物和抑制标记H3K27me3到细胞核核周来调控靶标基因的表达,从而抑制成肌细胞的分化。这种机制是成肌细胞所特有的,还是Msx1在抑制非成肌细胞分化时也会重新分布Ezh2复合物和转录抑制性标记H3K27me3到细胞核核周,目前还不清楚。在发育过程中,Msx1可以抑制乳腺上皮细胞HC11和成骨细胞BMP2T3的分化,因此我们选取了这两种非成肌细胞做进一步探究。我们发现,在这两种非肌肉细胞中,Msx1虽也富集在细胞核核周,却并不能重新分布Ezh2和转录抑制性标记H3K27me3到细胞核核周。我们的研究表明Msx1重新分布Ezh2和抑制性标记H3K27me3到细胞核核周具有细胞类型特异性。提示我们,Msx1可能是通过不同的分子机制来调控不同类型细胞的分化。     

Ezh2与G9a在Msx1抑制成肌细胞分化过程中的协同作用

组蛋白H3第27位赖氨酸的三甲基化(H3K27me3)和第9位赖氨酸的二甲基化(H3K9me2)参与很多重要的生物学过程,如与基因转录调控和细胞分化密切相关。H3K27me3和H3K9me2分别由赖氨酸甲基转移酶(KMTs)Ezh2和G9a催化形成。在基因转录调控和细胞分化调控过程中Ezh2和G9a之间是否存在协同,目前还不清楚。我们的前期研究表明,在成肌细胞中,同源异型框蛋白(homeoprotein)Msx1可分别招募Ezh2和G9a到其抑制靶标基因,通过影响其靶标基因的H3K27me3和H3K9me2的状态来抑制靶基因的表达,从而抑制肌肉细胞的分化。为了进一步探究Ezh2和G9a在Msx1介导的抑制成肌细胞分化过程中是否具有协同作用,我们对比了同时敲低Ezh2和G9a与分别敲低Ezh2或G9a对Msx1抑制成肌细胞分化、结合并抑制靶标基因能力的影响,研究显示双敲的影响更大。我们的研究表明,在Msx1抑制成肌细胞分化的过程中,Ezh2和G9a具有协同作用。另外,我们的研究为基因转录调控和细胞分化提供了新的分子机制。     

草鱼MyoD基因内含子和启动子的克隆与分析

本研究采用PCR和染色体步移法克隆了草鱼Myo D基因311 bp的内含子1、125 bp的内含子2及长1 066 bp的部分上游启动子序列。同源性比对分析表明,草鱼Myo D的内含子1与鲤科鱼类的同源性相对较高(87%~97.1%)。生物信息学方法预测草鱼Myo D的启动子序列中发现含有1个核心启动子序列,存在CREB、SP1、ATF等多种与转录诱导调控有关的转录因子结合位点,未发现Cp G岛。草鱼Myo D基因内含子及启动子克隆与特征分析,将为进一步研究鱼类Myo D基因的表达调控及其功能分析提供参考。     

γ-射线对大鼠小肠粘膜上皮细胞RNA合成的影响及其机理的研究

本文观察了15戈瑞γ-射线全身照射后,大鼠小肠粘膜上皮细胞核体外转录活性,从染色质结合的RNA聚合酶和可溶性RNA聚合酶活性变化探讨辐射对核转录活性的抑制机理。实验结果表明:(1)照后2小时、8小时和24小时,核转录活性分别下降22.7％、20.8％和28.2％;(2)染色质结合的RNA聚合酶活性变化与细胞核转录活性变化基本平行,提示核转录活性降低与核内染色质损伤有关;(3)照后24小时,核分离的可溶性RNA聚合酶抑制58％,提示辐射至少部分是通过抑制RNA聚合酶而影响细胞核转录活性;(4)在细胞核和分离的RNA聚合酶都观察到RNA聚合酶Ⅱ抑制程度大于RNA聚合酶Ⅰ和酶Ⅲ,酶活性下降主要表现在RNA聚合酶Ⅱ提示不同类RNA聚合酶对辐射的敏感性不同,酶Ⅱ对辐射更敏感。     

7SRNA在癌细胞中含量改变及其对染色质转录活性的调节

7s RNA与哺乳动物基因组中有300,000重复拷贝的Alu DNA顺序高度互补。Alu DNA的功能是与结构基因的转座和表达调控密切有关。因此7s RNA对基因表达可能有调节作用。本文提供实验:1.肝癌细胞核内7s RNA含量比正常核少,意味着减弱了对癌细胞基因表达的控制。2.7s RNA比其他的核小分子量RNA更紧密与染色质结合。3.7sRNA对离体染色质的转录活性有促进和抑制的两相作用,这些结果直接和间接表明7s RNA对基因表达起一定的调节作用。由于Alu DNA在基因组中分布是广泛性的,因此认为7s RNA的调控作用也应是一般控制性质的。     

甾体激素对神经元作用的新机制

甾体激素作用的核机制长期以来人们普遍认为甾体激素通过如下机制发挥作用:甾体激素与其在细胞浆内的受体结合形成激素受体复合物,该复合物活化后,转位到细胞核内,与核蛋白和 DNA 上的特定接受位点结合,抑制特异的基因组,加快某些特异 DNA 的转录速率。最近有资料表明,雌激素及孕激素等甾体的受体位于细胞核内,而糖皮质激素受体在胞浆及胞核内均存在。甾体激素作用的这种基因机制被认为同样适用于神经组织。     

叶花相关蛋白结构域对其转录辅激活及细胞核定位的影响

染色质相关蛋白在真核生物DNA复制、基因转录调控等过程中起着非常重要的作用．前期报道拟南芥叶花相关蛋白(leaf and flower related,LFR)蛋白定位于细胞核中, 其缺失突变体在叶、花发育及育性等方面存在着许多表型,但LFR蛋白的自身特征尚有待进一步探究．酵母单杂交实验表明,酵母转录因子GAL4 的DNA结合域与全长LFR的融合蛋白(GBD-LFR)具有转录辅激活活性,LFR的C端至少有2个犰狳蛋白(ARM)重复结构域及完整N端对于其转录辅激活活性是必需的．但在野生型拟南芥原生质体中,与典型的转录激活因子相比,GBD-LFR的转录辅激活活性并不明显．缺失或突变LFR与黄色荧光蛋白(YFP)的原生质体亚细胞定位的荧光显微观察表明,N端的1～25位氨基酸,特别是其中第22位的赖氨酸和第4、23以及25位精氨酸影响其核定位．利用激光共聚焦显微镜观察共表达黄色或青色荧光(CFP)融合蛋白的细胞核内分布,结果表明LFR与染色质结构蛋白组蛋白H4及染色质结合蛋白HMGA有一定的核内共定位．这些结果表明LFR可能作为一个染色质相关的蛋白质,在拟南芥的生长发育中发挥重要作用．     

通过系统分析揭示组蛋白修饰模式与转录因子结合之间的关联

转录因子对顺势调控元件的选择性结合,在哺乳动物细胞类型特异的基因表达中扮演重要的角色.这个过程受到染色质表观遗传状态的潜在调控.近期,染色质免疫共沉淀结合测序的研究提供了大量泛基因组水平的数据,阐述转录因子结合以及组蛋白修饰的位点,这为系统地研究转录因子和表观遗传标记之间的空间及调控关系提供了基础.该研究对公共数据库中的染色质免疫共沉淀结合测序数据进行整合分析,涉及5个细胞系中的85种转录因子、9种组蛋白修饰,目的是研究转录因子结合位点与组蛋白修饰模式以及基因表达在泛基因组水平上的关联.作者发现,不同转录因子与组蛋白修饰的共定位模式高度一致,并且组蛋白修饰在距离转录因子结合位点约500碱基对的位置富集.作者还发现,转录因子结合位点的占有率与活性组蛋白修饰的水平和双峰模式正相关,并且启动子区域组蛋白修饰的双峰和共定位模式和基因的高转录水平相一致.组蛋白修饰模式、转录因子结合位点的占有率与基因转录之间的关联暗示了细胞可能利用的基因表达调控机制.     

三维基因组染色质构象捕获及其衍生技术

线性染色质经过多重折叠凝缩到真核生物的细胞核中,染色质的三维构象直接决定了真核生物的基因表达,因此染色质可以在局部或远程空间上发生互作调控基因转录。折叠成环状构象的染色质可以借助染色质构象捕获 (Chromosome conformation capture,3C) 技术来研究,基于3C技术扩展的4C/5C/Hi-C从单个位点延伸到全基因组捕捉三维构象,在此基础上,染色质构象核心技术可以与免疫共沉淀、核酸分子杂交、单细胞、基因组测序等技术偶联而产生新的衍生技术和应用,这极大地推动了染色质构象技术在基因时空特异性表达调控上的研究。文中将以3C和Hi-C等三维基因组核心技术为基础,重点介绍染色质构象捕获及其衍生技术的原理和前沿应用。     

同源盒基因Msx及其在胚胎着床中的作用

Msx(muscle segment homeobox)基因的编码产物Msx蛋白质属于抑制性转录因子,参与多种生物学调控过程,如调控细胞的增殖与凋亡等。近期研究表明,Msx基因在胚胎着床中表达并发挥重要作用,Msx基因在胚胎着床的不同时间和空间特异性表达,从而调控胚胎着床。目前发现,Msx基因通过负向调节Wnt5a(Wnt family member 5a)来控制着床过程。Msx基因在控制胚胎滞育和再次激活胚胎着床过程中起到一个保守的分子开关作用。该文叙述Msx基因的分子生物学特征及其在体内特异性调控靶基因的机制,并探讨其主要生物学功能以及着重介绍其在胚胎着床及胚胎滞育中的作用和可能的潜在机制。     

JDP2:一种参与组蛋白乙酰化的转录因子

Jun二聚化蛋白-2（Jun dimerization protein-2,JDP2）是转录因子复合体AP-1的抑制性组分。JDP2能形成同源二聚体或与c-Jun、JunB、JunD、ATF-2等形成异源二聚体,抑制AP-1的转录激活作用。同时JDP2还能募集组蛋白去乙酰基酶,或直接与组蛋白结合,抑制组蛋白的乙酰化,通过改变染色质结构调控基因转录。JDP2通过在DNA、染色质多个水平调控基因的转录,在细胞的多种生理或病理活动中发挥着重要作用。     

大鼠老化过程大脑皮层细胞核、染色质转录研究

 本实验对不同鼠龄(4—,16—17—,33—34—和99—103周)大鼠老化动物模型进行脑细胞核、染色质体外转录研究,结果表明:(1)大脑皮层细胞核、染色质转录活性在老化过程中呈下降趋势,其中RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ活性与染色质模板效率变化一致,说明染色质模板活性降低是导致细胞核转录功能减退的原因之一。(2)幼年鼠染色质RNA和NHCP含量高于老年鼠,提示染色质结合蛋白及RNA可能参与不同生理时期脑神经元染色质结构和功能的调节。(3)老年鼠脑染色质DNA抗DN-aseⅠ酶解能力增强,提示衰老导致转录活性染色质区域减少。     

组蛋白与hAMFR基因启动子的结合对体外转录活性的影响

采用从鸡血红细胞中分离纯化的组蛋白,从ＨｅＬａ细胞核中萃取的含有ＲＮＡ聚合酶Ⅱ和多种Ⅱ类基因转录因子的可溶性抽提物,以及从非洲爪蟾卵细胞核中撮以的萃取物热处理物上清用于核小体构建,以含有人自泌移动因子受体基因启动子序列的ＤＮＡ片段为模板进行体外转录实验,结果表明,组蛋白和转录因子在ｈＡＭＦＲ基因启动子序列上的竞争性结合对转录活性具有重要的影响作用,在启动子区域预先构建的核小体能够抑制转录活性;     

真核基因转录与转录调节相关复合物

真核细胞核中转录因子与染色质模板如何相互作用调节基因转录是基因表达调控研究的一个中心问题.近来的研究表明,参与基因转录的各种调节因子在核内形成多种复合物,如RNA聚合酶Ⅱ全酶、染色质重塑复合物、核小体以及增强小体等.这些复合物之间相互作用,调节染色质结构,在染色质模板上进一步组装成转录复合物,参与转录调节的各个环节,调节转录复合物活性.这些复合物的形成,整合了转录调节的各种信息,提高了转录调节效率,是真核基因有效、严格、有序表达的基础.另一方面,这些复合物的存在给基因表达调控的研究提出了新问题,发展新的研究思路和新的研究技术具有重要意义.     

CTCF在介导三维基因组形成及调控基因表达中的研究进展

真核细胞间期的染色质在细胞核中经过复杂的盘曲折叠,形成高级拓扑结构,这样的染色质结构空间组织对基因表达有重要影响.CTCF(CCCTC-binding factor)作为关键的染色质高级结构架构蛋白,对三维基因组结构的形成起到了重要作用.CTCF还可以与基因组内大量的绝缘子结合,影响染色质远程交互,实现对增强子和基因转...     

反义长链非编码RNA与基因表达调控

反义长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类与其它转录物序列互补的内源性lncRNA。它们通过转录抑制、染色质重塑、核内RNA-RNA相互作用和胞浆RNA-RNA相互作用等机制,在转录及转录后水平调控靶基因的表达。反义lncRNA参与了X染色体失活、基因组印记及一些疾病的发生和发展过程,有希望成为疾病治疗的新靶点。     

染色质互作相关转录因子的挖掘及功能分析

染色质互作是真核生物基因组组装的基础,并且在调控真核基因细胞特异性表达中发挥重要作用.染色质互作的发生与特定的蛋白质有关,目前已经发现CTCF (CCCTC binding facor,转录阻抑物)和黏连蛋白与染色质互作相关,然而并不清楚是否还有其他蛋白质参与染色质互作.我们将整合高通量染色体构象捕获(Hi-C)和染色质免疫沉淀-测序(ChIP-seq)数据,在GM12878和K562细胞系中挖掘与染色质互作相关的转录因子,并对发现的转录因子做功能分析.我们在频繁发生互作的染色质位点中发现RUNX3、SPI1等转录因子也可能参与染色质互作.另外,通过FP-growth的数据挖掘方法还发现多个转录因子可能协同作用参与染色质互作.研究结果将为染色质互作相关实验的开展提供先验知识.     

γ-线辐射对大鼠肝脾染色质及转录活性染色质模板活性的影响

 本文从染色质及转录活性染色质的模板效率探讨辐射对核转录活性影响的机制。实验结果表明:(1)肝脾染色质模板功能的变化分别平行与肝脾细胞核转录活性的变化提示,辐射至少部份是通过改变染色质的模板功能而影响细胞核的转录活性;(2)体外照射下,活性染色质模板活性较非活性染色质改变明显,提示射线可能主要是通过影响活性染色质区域的模板功能而改变核合成RNA的能力。     

封面说明

正长达～2m的人类基因组通过多次盘曲折叠,最终被包裹在微小的细胞核中,形成了复杂的基因组三维空间结构,CTCF在基因组三维空间结构的形成和维持中起到了至关重要的作用。在人类基因组上分布着成千上万的CTCF位点,CTCF方向性地结合在这些位点上并且通过环挤出模型形成染色质环,介导远距离DNA元件的相互作用,从而调控发育中基因的时空表达。