组蛋白赖氨酸甲基化在表观遗传调控中的作用

组蛋白赖氨酸的甲基化在表观遗传调控中起着关键作用。组蛋白H3的K4、K9、K27、K36、K79和H4的K20均可被甲基化。组蛋白H3第9位赖氨酸的甲基化与基因的失活相关连; 组蛋白H3第4位赖氨酸和第36位赖氨酸的甲基化与基因的激活相关连; 组蛋白H3第27位赖氨酸的甲基化与同源盒基因沉默、X染色体失活、基因印记等基因沉默现象有关; 组蛋白H3第79位赖氨酸的甲基化与防止基因失活和DNA修复有关。与此同时, 组蛋白的去甲基化也受到更为广泛的关注。 关键词: 组蛋白赖氨酸甲基转移酶; 组蛋白赖氨酸甲基化; 组蛋白去甲基化     

组蛋白赖氨酸甲基化:转录调控的重要机制

组蛋白赖氨酸甲基化是表观遗传调控的重要机制之一。组蛋白H3的K4、K9、K27、K36、K79和H4的K20均可被特定的赖氨酸甲基转移酶甲基化。人类、果蝇、酿酒酵母和裂殖酵母中已鉴定出多种赖氨酸甲基转移酶,并作了生化和遗传学研究,以确定其潜在的生物功能。H3K4、H3K36和H3K79甲基化参与基因转录激活,而H3K9、H3K27和H4K20的甲基化则抑制基因转录。此外X染色体失活也与特定赖氨酸的甲基化相关。组蛋白各位点赖氨酸的甲基化参与生长、发育和病变。最后,文章评述了"组蛋白密码"假说,指出了目前的研究方向,并探讨了表观遗传机制与获得性遗传的关系。     

曲古抑菌素A对体外培养牛成纤维细胞组蛋白乙酰化和甲基化的影响

Trichostatin A(TSA)是一种特异的组蛋白去乙酰化酶抑制剂。研究显示,TSA可以特异地抑制组蛋白去乙酰化酶活性,提高细胞的组蛋白乙酰化水平,激活基因的表达。但是,目前还不是很清楚TSA处理是否对组蛋白甲基化产生影响。本研究以成纤维细胞为研究对象,利用免疫细胞化学技术及激光共聚焦显微镜,探讨了TSA处理体细胞对其组蛋白乙酰化及甲基化修饰的影响。结果显示,随TSA浓度增加,体细胞形态发生明显的改变,细胞变得扁平且核区较大,处理后组蛋白H4K8位点的乙酰化水平随着TSA浓度的增加明显提高。检测组蛋白H3上两个甲基化位点发现,随组蛋白乙酰化水平的增加,H3K4位点的三甲基化（H3K4me3）水平也显著提高。但是,对于H3K9的二甲基化水平（H3K9me2）则没有明显变化。以上结果显示,TSA的处理不仅可以提高体细胞的组蛋白乙酰化水平,同时也增加了与基因表达激活相关组蛋白修饰位点的甲基化水平,但是对于与沉默基因相关的组蛋白修饰位点则没有明显的影响。     

转录因子E2F1蛋白纯化及甲基化鉴定

目的:构建人E2F1基因原核表达质粒p GEX-KG-E2F1,并在大肠杆菌中诱导表达。随后验证纯化得到的E2F1蛋白可作为底物被甲基化转移酶修饰。方法:构建原核表达质粒p GEX-KG-E2F1,在大肠杆菌BL-21中经异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达,利用GST亲和层析法纯化表达的E2F1蛋白。随后将纯化的E2F1蛋白作为底物,组蛋白甲基化转移酶SET7/9作为酶进行体外同位素标记放射自显影实验,检测纯化的E2F1蛋白能否被甲基化。结果:酶切鉴定和测序结果证明成功构建了原核表达载体p GEX-KG-E2F1,SDS-PAGE检测结果证明实现了人E2F1基因在大肠杆菌中的可溶性表达,放射自显影证明纯化得到的E2F1蛋白可作为底物被甲基化转移酶SET7/9甲基化。结论:成功构建了转录因子E2F1体外甲基化体系,为筛选新的能甲基化E2F1的酶奠定基础。     

转录因子LRF蛋白POZ结构域的表达与纯化

[目的]旨在原核表达转录因子LRF的POZ结构域,纯化获得GST-POZ融合蛋白。[方法]以SD大鼠海马组织c DNA为模板,利用PCR扩增带有EcoRⅠ和XhoⅠ酶切位点的LRF基因的POZ结构域,并将其插入到原核表达载体p GEX-4T-1中,将构建成功的p GEX-4T-1-POZ原核表达质粒转化到大肠杆菌BL21(DE3),用IPTG诱导融合蛋白表达,再利用MagneGST particles亲和纯化GST-POZ融合蛋白,最后通过Western Blot鉴定融合蛋白。[结果]p GEX-4T-1-POZ原核表达质粒构建成功;在37℃条件下,浓度为0. 2 mmol/L的IPTG诱导7 h能够使重组蛋白大量表达,经MagneGST particles纯化后的GST-POZ重组蛋白能够被识别LRF的抗体特异性识别。[结论]纯化后的GST–POZ重组蛋白能够用于后续的生物学研究。     

组蛋白H3K36甲基化与疾病

组蛋白H3K36位点可以发生甲基化修饰,其修饰状态受到H3K36甲基转移酶和去甲基化酶的动态调控。H3K36的甲基化修饰可引起多种生物学效应,如参与基因的转录激活或抑制、剂量补偿以及基因的选择性剪接等。H3K36甲基化修饰状态的异常与很多疾病相关,因此全面了解H3K36甲基化对于该类疾病的诊断和治疗具有重要意义。     

植物组蛋白赖氨酸甲基化建立过程及其遗传性研究进展

表观遗传学主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA,组蛋白甲基化作为组蛋白修饰中的一种重要修饰,在植物体的发育和环境适应中发挥着重要作用。组蛋白甲基化主要发生在赖氨酸残基上,同时根据不同的赖氨酸位点和每个赖氨酸位点甲基化程度的不同,形成了不同的赖氨酸甲基化修饰。根据对基因的不同功能,通常将组蛋白赖氨酸甲基化修饰分为2大类:(1)能够促进基因表达的,如H3K4me3和H3K36me3;(2)能够抑制基因表达的,如H3K9me2和H3K27me3。不同的组蛋白赖氨酸甲基化去甲基化过程需要相应的阅读(reader)、书写(writer)和擦除(eraser)3种蛋白。同时,组蛋白赖氨酸甲基化的遗传性质目前还不是很清楚。综述了植物中组蛋白赖氨酸甲基化建立与去除过程,以及对组蛋白赖氨酸甲基化可遗传性的探讨。     

猪丹毒丝菌SpaA蛋白的表达与纯化

[目的]在大肠杆菌中表达猪丹毒丝菌spaA基因并纯化重组蛋白。[方法]利用PCR扩增猪丹毒丝菌临床分离株spaA基因,构建重组质粒p GEX-4T-1-spaA,转化大肠杆菌BL21(DE3)进行诱导表达融合蛋白GST-SpaA,并优化表达条件。最后采用GST琼脂糖纯化树脂纯化,SDS-PAGE和Western Blotting检测。[结果]成功扩增spaA基因,获得重组表达菌株BL21(DE3)/p GEX-4T-1-spaA;在菌体OD₆₀₀为0. 9时,加入IPTG至终浓度0. 1 mmol/L,34℃诱导6 h的条件下表达效果最好。经SDS-PAGE检测和纯化后得到大小为97 kDa的GST-SpaA; Western Blotting检测结果表明,GST-SpaA具有良好的免疫原性。[结论]成功在大肠杆菌中表达了SpaA蛋白,经纯化得到具有免疫原性的重组蛋白,为后续研制猪丹毒丝菌SpaA蛋白亚单位疫苗奠定基础。     

DOT1—— 一类新的组蛋白赖氨酸甲基转移酶

组蛋白甲基化是一种重要的组蛋白共价修饰, 在染色质结构和基因表达的调控过程中起着重要的、多样化的作用。DOT1催化核心球体部位的组蛋白H3第79位赖氨酸(H3K79)使其发生甲基化, 是首个被发现的无SET结构域的组蛋白赖氨酸甲基转移酶, 代表了一类新的组蛋白赖氨酸甲基转移酶。DOT1及H3K79甲基化的特点决定了其可能具有重要的、特殊的生物学功能。文章重点综述了DOT1蛋白的结构及特点, DOT1及H3K79甲基化的生物学功能以及组蛋白泛素化修饰对H3K79甲基化的反式调控。     

PLMT家族成员SET7/9的非组蛋白甲基化作用

SET7/9是蛋白赖氨酸甲基化转移酶（protein lysine methyltransferases,PLMTs或PKMTs）家族成员,具有SET结构域。现已发现SET7/9是一种赖氨酸单甲基化转移酶,除了能使组蛋白H3第四位赖氨酸（lysine4 of histone 3,H3K4）单甲基化外,更重要的能使一些转录因子、肿瘤抑制因子、膜相关受体等非组蛋白单甲基化,其甲基化作用主要与蛋白稳定和转录活化有关。该效应受赖氨酸特异性去甲基酶1（lysine specifcdemethylase,LSD1）的抑制。SET7/9与LSD1两者效应的平衡对维持体内活性蛋白质含量、调节基因表达具有重要意义。     

GST-Ets-1融合蛋白的表达与纯化

[目的]旨在原核表达Ets-1基因,纯化获得GST-Ets-1融合蛋白。[方法]以SD大鼠脑垂体cDNA为模板,利用PCR扩增含有Bam HI和Not I酶切位点的Ets-1基因;然后将其克隆到pGEX-4T-1原核表达载体中,将正确的重组载体转入大肠杆菌BL21(DE3);用IPTG诱导表达,再利用Magne GST particles亲和纯化GST-Ets-1融合蛋白;最后通过Western blot鉴定此融合蛋白。[结果]成功构建pGEX-4T-1-Ets-1原核表达载体;30℃条件下,0.2 mmol/L的IPTG能诱导出大量的可溶性GST-Ets-1蛋白;经Magne GST particles纯化的GST-Ets-1蛋白可被识别ETS-1的抗体特异识别。[结论]纯化的GST-Ets-1蛋白可用于后续的生物学研究。     

组蛋白修饰对酿酒酵母复制起始相关蛋白基因表达的调控

真核生物的DNA复制是一个复杂且有序的过程,其中DNA复制起始参与调控众多生物学活动,对生物正常的生长发育具有重要作用。组蛋白修饰在调节DNA复制过程中具有重要作用。为了检测组蛋白特定位点的修饰对DNA复制起始的影响,本研究以酿酒酵母组蛋白H3/H4定点突变菌株为研究对象,采用倍比稀释表型分析法检测了组蛋白11种H3/H4甲基化、乙酰化突变菌株的生长情况,显示,以野生型菌株BY4741为对照,组蛋白H3/H4乙酰化突变菌株H3K64A、H3K56A、H3K14Q、H4K5R、H4K16Q以及组蛋白H4甲基化突变菌株H4K20Q表现为生长缺陷,其他菌株与BY4741生长情况基本一致;通过GeNorm和NormFinder软件分析得出本实验最适内参基因为β-actin;采用Real-time PCR检测了菌株细胞内复制起始相关蛋白基因mcm2、mcm10、cdc45的表达情况,表明,组蛋白H3/H4甲基化突变菌株H3K9A、H3R72K、H4K59A、H4K20Q胞内mcm2、mcm10、cdc45基因表达均显著下调(p0.01),而H4R3A胞内mcm2、mcm10表达显著上调(p0.05)、cdc45显著下调(p0.01),组蛋白H3/H4乙酰化突变菌株H3K14Q、H4K5R、H4K8A、H4K16Q胞内mcm2表达显著下调(p0.01),而在H3K64A、H3K56A胞内无显著变化,mcm10在6种组蛋白H3/H4乙酰化突变菌株内表达均下调(p0.01),cdc45基因在H4K5R胞内表达无显著变化,在其余5种乙酰化突变菌株中表达均显著下调(p0.01),为进一步阐明组蛋白特定位点修饰调控DNA复制起始的深入研究提供理论帮助。     

SET蛋白家族分类、功能及其在血液系统中研究进展

SET蛋白家族包含保守的SET结构域,很多家族成员可以利用S-腺苷甲硫氨酸对底物进行甲基化修饰.SET蛋白家族主要对组蛋白进行甲基化修饰,包括组蛋白H3K4、K9、K27、K36以及组蛋白H4K20,调控真核生物中基因的激活和沉默.除组蛋白外,部分SET蛋白家族成员对各种非组蛋白也具有催化酶活性.SET蛋白突变所导致的...     

雷公藤内酯醇对多发性骨髓瘤细胞凋亡及组蛋白H3K4甲基化的影响

目的：探讨雷公藤内酯醇（TPL）对多发性骨髓瘤RPMI8226细胞增殖、凋亡和组蛋白H3K4甲基化的影响。方法：以人多发性骨髓瘤细胞株RPMI8226为研究对象,在不同浓度（10、20、40、80、160 nmol/L） TPL中共培养不同时间（24 h、48 h、72 h）后,采用噻唑蓝（MTT）法检测细胞增殖活性;流式细胞术检测细胞凋亡和细胞周期;Western blot法检测组蛋白H3K4me2、H3K4me3的甲基化状态,实时荧光定量RT-PCR分析组蛋白甲基化酶SMYD3和组蛋白去甲基化酶LSD1的表达水平。结果：TPL对RPMI8226细胞有明显的增殖抑制作用,呈剂量和时间依赖性（P<0.05）;TPL对RPMI8226细胞有明显诱导凋亡的作用,并且随着TPL作用浓度的增加,细胞凋亡比例逐渐增加（P<0.05）;同时TPL还可以诱导RPMI8226细胞周期阻滞于G₂/M期;TPL以浓度依赖性降低组蛋白H3K4me2、H3K4me3的甲基化水平（P<0.05,P<0.01）,并抑制SMYD3和上调LSD1的表达（P<0.05）。结论：TPL可抑制RPMI8226细胞增殖、引起细胞周期阻滞于G₂/M期,并诱导其凋亡;通过抑制组蛋白甲基化酶SMYD3和增强组蛋白去甲基化酶LSD1的表达,降低组蛋白H3K4me3和H3K4me2的甲基化水平,这可能是TPL诱导多发性骨髓瘤细胞凋亡和抗肿瘤作用的机制之一。     

重组MBP-SUV39H1在大肠杆菌中表达与纯化

[目的]在大肠杆菌中获得具有甲基转移酶活性的重组MBP-SUV39H1蛋白。[方法]通过在大肠杆菌中同时表达异染色质蛋白1(HP1)与重组MBP-SUV39H1蛋白的方法,实现了MBP-SUV39H1的表达,采用his亲和纯化与分子筛Superdex200(SD200)两步分离纯化方案,并利用质谱和ELISA检测MBP-SUV39H1的甲基转移酶活性。[结果]利用大肠杆菌成功表达了MBP-SUV39H1融合蛋白,经纯化后目的条带单一,并具有良好的甲基转移酶活性。[结论]纯化的具有甲基转移酶活性的MBP-SUV39H1可用于抑制剂筛选等后续研究。     

大肠杆菌ybfE基因的三种原核质粒表达水平的对比及蛋白纯化

[目的]构建大肠杆菌功能未知基因ybf E的pET16b、pET32a和p GEX-4T-1三种原核表达系统,通过对比表达水平筛选出最优表达体系,并纯化表达的可溶性Ybf E融合蛋白。[方法]使用pET16b、pET32a和p GEX-4T-1表达质粒构建pET16b-ybf E、pET32a-ybf E和p GEX-4T-1-ybf E原核表达载体,分别转化大肠杆菌BL21,IPTG诱导表达Ybf E融合蛋白,对三种表达系统的表达水平进行对比,并对pET16b-ybf E和pGEX-4T-1-ybf E表达体系的裂菌上清中的可溶性Ybf E融合蛋白液分别使用镍柱和GST蛋白纯化柱纯化。[结果]构建了pET16b-ybf E、pET32a-ybf E和p GEX-4T-1-ybf E原核表达体系,并使用IPTG诱导表达Ybf E融合蛋白。ybf E在p GEX-4T-1载体内的表达水平最高,接下来依次为pET16b和pET32a。pET16b-ybf E和p GEX-4T-1-ybf E表达的可溶性Ybf E融合蛋白纯化后浓度分别为86μg/m L和724μg/m L。[结论]成功构建了ybf E基因的三种原核表达系统,筛选出最佳表达体系,可溶性Ybf E融合蛋白得到纯化。     

植物组蛋白赖氨酸化修饰参与基因表达调控的机理

组蛋白共价修饰作为表观遗传修饰的重要部分,主要包括乙酰化和甲酰化、甲基化、磷酸化、泛素化和SUMO化等,它们形成一个复杂的网络共同调控基因的表达,其中组蛋白甲基化修饰成为研究的热点,甲基化主要发生在赖氨酸残基上。近年来,随着有关植物组蛋白赖氨酸甲基化修饰研究的不断深入,发现其通过改变自身赖氨酸残基的甲基化状态和甲基化程度,形成转录激活或者转录抑制标记,调控基因的表达,在植物开花和逆境胁迫的响应过程中起着至关重要的作用。H3组蛋白的赖氨酸甲基化修饰能够调控FLC基因和有关抗性基因的表达,具体表现为:H3K4的三甲基化促进FLC的表达,H3K27的三甲基化则抑制FLC的表达;H3K4me3作为转录激活标记,可激活PtdIns5P基因的表达,启动响应干旱的脂质合成信号通路,响应干旱胁迫;相反,H3K27me3作为一种转录抑制标记,低水平的H3K27me3诱导COR15A和ATGOLS3基因表达,它们分别编码叶绿体低温保护蛋白Cor15am和肌醇半乳糖合成酶GOLS,以抵抗寒冷胁迫。文章主要综述了植物组蛋白赖氨酸甲基化修饰参与DNA甲基化、开花过程以及应答逆境胁迫的分子机制。     

一个新的HMT家族成员SET07的理化性质及其功能

近年来发现组蛋白的甲基化可以改变染色体的状态,进而调节基因的转录、细胞周期、个体发育以及肿瘤发生.对本实验室新近克隆的组蛋白甲基转移酶基因家族新成员SET07理化性质,是否具有甲基转移酶的功能进行初步研究.构建pGEX4T2P2RP2质粒,并对其进行表达和纯化;利用硝纤膜及原核表达产物免疫昆明鼠制备抗SET07多克隆抗体;采用Western印迹对其蛋白水平的表达进行观察;利用HMT(组蛋白甲基转移酶)实验观察表达纯化的SET07蛋白是否具有甲基转移酶的功能.经大肠杆菌表达及纯化获得了较纯的GSTSET07片段,制备获得的多克隆抗体效价高于1∶1000;Western印迹发现SET07蛋白存在于胞核及胞浆.其中在胞核中以49kD存在,在胞浆中SET07以4种形式存在;HMT实验证明,表达纯化的SET07蛋白具有组蛋白甲基转移酶的功能.上述结果提示,SET07可能在合成后经过加工修饰以复合体的形式在胞核内发挥甲基转移酶作用,为进一步研究SET07基因的作用机制、SET07与个体发育、肿瘤发生之间的关系奠定基础.     

组蛋白去甲基化酶LSD1及其生物学功能

赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶1(Lysine specific demethylase 1, LSD1) 的发现, 表明组蛋白的甲基化修饰是一个动态可调节的过程。结构分析显示, LSD1 是一个黄素腺嘌呤二核苷酸(Flavin adenine dinulcleotide, FAD) 依赖性胺氧化酶, 它能够特异性脱去单甲基化和二甲基化组蛋白H3第4位赖氨酸(H3K4) 和H3K9 位点上的甲基基团。功能研究显示, LSD1 定位于细胞核内, 调控着基因转录的激活和抑制, 被誉为细胞深处的基因“开关”, 在胚胎发育和肿瘤发生过程中起着重要的作用。文章主要综述了LSD1 的结构、作用机制及其调控作用研究的新进展。     

脑血管内皮细胞Prmt5在脑血管发育过程中的表达及其下游靶分子

目的:研究内皮细胞中蛋白精氨酸甲基转移酶5(PRMT5)在脑血管发育及血脑屏障建成的关键时期的表达变化及其潜在下游靶分子。方法:原位观察PRMT5在小鼠不同发育时期脑血管内皮上的分布;流式分选获得原代脑血管内皮,利用real-time PCR分析Prmt5的表达;体外培养小鼠内皮细胞敲降Prmt5后,利用Western印迹、real-time PCR、ChIP等方法检测其对经典下游分子的影响。结果:PRMT5在胚胎期各时间点的脑血管内皮细胞质均有表达,小鼠出生后主要表达在脑血管内皮细胞核,在胚胎期18.5 d时表达量显著升高;小鼠脑血管内皮细胞体外细胞系中基因敲降Prmt5后,其经典对称甲基化组蛋白产物H4R3me2s及H3R2me2s均明显下降,Bmp4表达显著上调;免疫共沉淀实验提示Bmp4启动子区域组蛋白具有H3R2me2s修饰,Prmt5基因敲降后,该组蛋白修饰显著减少。结论:脑血管发育过程中PRMT5在脑血管内皮细胞中表达的位置和水平均发生变化,脑血管内皮细胞中PRMT5可以调节H4R3和H3R2对称二甲基化水平,Bmp4启动子区域组蛋白具有H3R2me2s修饰,且PRMT5可以抑制Bmp4表达。