DNA甲基化与基因表达调控研究进展

表观遗传修饰是指不改变DNA序列的、可遗传的对碱基和组蛋白的化学修饰,主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑以及非编码RNA等.表观遗传修饰是更高层次的基因表达调控手段.DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,参与基因表达调控、基因印记、转座子沉默、X染色体失活以及癌症发生等重要生物学过程.近年来随着研究方法和技术的进步,全基因组DNA甲基化的研究广泛兴起,多个物种全基因组甲基化图谱被破译,全局水平对DNA甲基化的研究不仅利于在宏观层面上了解DNA甲基化的特性与规律,同时也为深入分析DNA甲基化的生物学功能与调控奠定了基础.结合最新研究进展综述DNA甲基化在基因组中的分布模式、规律以及和基因转录的关系等.     

DNA甲基化与基因表达调节

DNA异常甲基化是一种表观遗传改变,常发生在启动子区的CpG岛。某些基因甲基化与基因表达密切相关,在生命过程中扮演着重要功能。一方面,DNA甲基化与高等动物的生长发育密切相关,另一方面,DNA甲基化和其他生命过程也有重要的联系。如X染色体失活、基因组印记、发育调控及细胞分化和肿瘤发生发展中起重要作用。     

DNA甲基化与基因表达调节

甲基化修饰是脊椎动物ＤＮＡ唯一的自然修饰方式,动物基因组甲基化与基因表达密切相关,ＤＮＡ甲基化通过与反式作用因子相互作用或通过改变染色质结构而影响表达,在Ｘ染危体关系,基因组印记,肿瘤发生发展中的起重要作用。     

癌症DNA甲基化调控位点的识别

DNA甲基化是一种重要的表观遗传学修饰,在基因的转录调控方面具有重要的作用。异常的DNA甲基化可以导致癌症等复杂疾病发生,癌基因相关的DNA甲基化调控位点的识别对于解析癌症的发生发展机制及识别新的癌症标记具有重要意义。本研究通过整合The Cancer Genome Atlas(TCGA)的泛癌症基因组的高通量甲基化谱和基因表达谱,识别癌基因相关的DNA甲基化调控位点。对于每种癌症分批次计算Cp G位点甲基化与相关基因表达之间的相关性,并筛选调控下游基因的Cp G位点(包括强调控位点、弱调控位点和不调控位点),结果表明仅有一半的Cp G位点对下游基因具有调控作用;对癌症间共享的调控位点的分析发现不同癌症间共享的调控位点不尽相同,表明癌症特异的甲基化调控位点的存在。进一步地,对差异甲基化和差异表达基因的功能富集分析揭示了受甲基化调控的基因确实参与了癌症发生发展相关的功能。本研究的结果是对当前甲基化调控位点集的重要补充,也是识别癌症新型分子标记特征的重要资源。     

植物基因表达调控的机制：核因子作用

植物基因表达调控的机制：核因子作用邵宏波（四平师范学院生物工程研究所四平１３６０００）１引言真核生物的转录启始是由顺式作用的ＤＮＡ基序（ｅｔｓ－ａｃｔｉｎｇＤＮＡｍｏｔｉｆ）与反式作用的蛋白质因子（ｔｒａｎｓ－ａｃｔｉｎｚｎｒｏｔｅｉｎｆａｃｔｏｒ）...     

DNA甲基化与基因表达的后成调控

ＤＮＡ甲基化与基因表达的后成调控钟自力,沈岩（中国医学科学院基础医学研究所医学分子生物学国家重点实验室,北京１００００５）关键词甲基化,后成调控最近的一些研究进展使我们对真核生物ＤＮＡ甲基化有了进一步的了解。ＤＮＡ甲基化与基因表达的后成调节（ｅｐｉｇ...     

DNA甲基化与植物抗逆性研究进展

DNA甲基化是真核细胞基因组重要修饰方式之一.DNA甲基化通过与转录因子相互作用或通过改变染色质结构来影响基因的表达,从表观遗传水平对生物遗传信息进行调节,在生长发育过程中起着重要的作用,而且植物DNA甲基化还参与了环境胁迫下的基因表达调控过程.本文对植物DNA甲基化的产生机制、功能,以及DNA甲基化在植物应对逆境胁迫中的作用进行综述,以更好地理解植物DNA甲基化及其对环境胁迫的响应,为植物抗逆性研究及作物遗传改良提供理论参照.     

牛不同供体核克隆囊胚Xist基因DNA甲基化程度的比较研究

利用亚硫酸氢盐测序法分析Holstein奶牛胎儿成纤维细胞(FFB)和输卵管上皮细胞(FOV)来源的克隆囊胚Xist基因DNA甲基化状况,以体外受精囊胚(IVF)和供体细胞作对照.克隆囊胚Xist基因处于较低程度的DNA甲基化状态,其中,FFB来源的克隆囊胚Xist基因DNA甲基化程度为43%,而FOV来源的克隆囊胚仅为17%.在体外受精囊胚中,Xist基因DNA甲基化处于中等状态,为49%.然而,在体细胞中,Xist基因的甲基化程度较高,FFB为66%,FOV为63%.这些结果说明,Xist基因DNA甲基化是可以被重编程的,所检测的CpG岛可能调节Xist基因的表达.结合已发表的实验数据,在同一个体中,FFB来源的克隆囊胚发育率比FOV的低,但其克隆牛胎儿的妊娠率和产犊率比FOV的高,这暗示不同供体核克隆囊胚的重编程是有差异的,并可能影响到胚胎及个体的发育.     

DNA甲基化、基因表达的定量分析制品上市销售

美国Sequenom公司于2006年3月宣布将向市场推出该公司在基因分析系统”MassARRAY“上搭载了2种生物标记的分析制品。新产品是DNA甲基化和基因表达定量分析制品，可以增强”MassARRAY”平台的基因分析的功能。Sequenom公司的新产品是面向继基因表达分析市场之后，急速增长的DNA甲基化分析领域的产品。这些新产品于2006年4月在美国华盛顿DC召开的美国肿瘤研究学会年度总会上进行了展示。[第一段]     

DNA甲基化及其对植物发育的调控

DNA甲基化属于一种表观遗传修饰,主要发生在CpG双核苷酸序列中的胞嘧啶上,是在DNA甲基转移酶催化下,以S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体,将甲基转移到胞嘧啶上,生成5-甲基胞嘧啶的一种反应。DNA甲基化在植物生长过程中具有极其重要的作用。综述了植物DNA甲基化的特征、调控机制,及其对植物基因表达影响的研究进展。     

DNA甲基化对牛Igf-2r表达的影响及其在克隆牛发育中的作用

目前认为克隆效率低的主要原因是供体核的不完全重编程导致发育过程中一些重要的基因异常表达。运用DNA甲基化转移酶抑制剂5′-脱氧胞苷(5′-azacytidine,5′-aza)处理MDBK细胞(牛肾上皮细胞),并通过实时荧光定量PCR方法对Igf-2r基因的表达进行了定量分析;在此基础上,应用亚硫酸盐甲基化测序法检测正常牛及克隆牛脑、肺、心、肝组织Igf-2r印迹调控区DMR2(DNA differentially methylated region,DMR)及非印迹调控区3′-UTR(3′-untranslated region,UTR)的DNA甲基化水平。研究发现,5′-aza处理MDBK细胞后,Igf-2r基因的表达上调。正常牛各组织中Igf-2r DMR2区的DNA甲基化程度差异较大,3′-UTR区较稳定;与正常牛相比,克隆牛DMR2区的甲基化程度变化较大,3′-UTR区无显著性变化。结果表明,DNA甲基化修饰影响Igf-2r基因的表达。正常牛不同组织中Igf-2r基因DMR2区的DNA甲基化程度不同,提示Igf-2r基因的印迹调控方式在不同组织中可能不同。克隆牛发育过程中,调控Igf-2r基因印迹的DMR2表观结构被明显改变,而非印迹调控区3′-UTR则无明显变化,提示Igf-2r基因印迹调控区被破坏,很可能是导致克隆牛发育异常的一个重要原因。     

DNA甲基化对牛lgf-2r表达的影响及其在克隆牛发育中的作用

目前认为克隆效率低的主要原因是供体核的不完全重编程导致发育过程中一些重要的基因异常表达。运用DNA甲基化转移酶抑制剂5＇-脱氧胞苷（5＇-azacytidine,5＇-aza）处理MDBK细胞（牛肾上皮细胞）,并通过实时荧光定量PCR方法对lgf-2r基因的表达进行了定量分析;在此基础上,应用亚硫酸盐甲基化测序法检测正常牛及克隆牛脑、肺、心、肝组织lgf-2r印迹调控区DMR2（DNA differentially methylated region,DMR）及非印迹调控区3＇-UTR（3＇-untranslated region,UTR）的DNA甲基化水平。研究发现,5＇-aza处理MDBK细胞后,lgf-2r基因的表达上调。正常牛各组织中lgf-2rDMR2区的DNA甲基化程度差异较大,3＇-UTR区较稳定;与正常牛相比,克隆牛DMR2区的甲基化程度变化较大,3＇-UTR区无显著性变化。结果表明,DNA甲基化修饰影响lgf-2r基因的表达。正常牛不同组织中lgf-2r基因DMR2区的DNA甲基化程度不同,提示lgf-2r基因的印迹调控方式在不同组织中可能不同。克隆牛发育过程中,调控lgf-2r基因印迹的DMR2表观结构被明显改变,而非印迹调控区3＇-UTR则无明显变化,提示lgf-2r基因印迹调控区被破坏,很可能是导致克隆牛发育异常的一个重要原因。     

甲基化对牛Igf-2r表达的影响及其在克隆牛发育中的作用

摘要：目的目前认为克隆效率低的主要原因是供体核的不完全重编程（reprogramming）导致在发育过程中一些重要的基因异常表达。本文主要研究表观遗传结构对Igf-2r表达的影响及其在克隆牛发育过程中的作用。方法 首先,运用DNA甲基化转移酶抑制剂5'-脱氧胞苷（5'-azacytidine,5'-AzaC）处理MDBK细胞（牛肾上皮细胞）,并通过实时荧光定量PCR方法对Igf-2r基因的表达进行定量分析。在此基础上,应用亚硫酸盐甲基化测序法检测5头克隆牛及1头正常牛脑、肺、心、肝组织Igf-2r印迹调控区DMR 2（DNA differentially methylated region,DMR）及非印迹调控区3'-UTR（3'-untranslated region,UTR）的DNA甲基化水平。结果 5'-aza处理MDBK细胞后,Igf-2r基因的表达上调。正常牛各组织中Igf-2r DMR 2区的DNA甲基化程度差异较大,3'-UTR区较稳定;与正常牛相比,克隆牛DMR 2区的甲基化程度变化较大,3'-UTR区无显著性变化。结论 DNA甲基化修饰影响Igf-2r基因的表达。正常牛不同组织中Igf-2r基因DMR 2区的DNA甲基化程度不同,提示Igf-2r基因的印迹调控方式在不同组织中可能不同。克隆牛发育过程中,调控Igf-2r基因印迹的DMR 2表观结构被明显改变,而非印迹调控区3'-UTR则无明显变化,提示Igf-2r基因印迹调控区被破坏,很可能是导致克隆牛发育异常的一个重要原因。关键词：Igf-2r,表观遗传结构,克隆牛,DNA甲基化,基因印迹     

人U_1和U_2snRNA基因定位缺失和取代突变

 用寡聚核苷酸诱导的定位突变法,将人U_1和U_2snRNA基因的5'-端调控区域的一段能与SV_(40)T抗原相结合的DNA删去,造成缺失突变,改变这段DNA核苷酸的排列顺序,造成取代突变。突变株用原位杂交法筛选,由限制性内切酶电泳图谱分析和DNA顺序测定得到证实。突变率约为5％。     

NDRG2基因启动子甲基化与肺腺癌细胞中mRNA表达相关性的实验研究

目的:探讨肺腺癌细胞中NDRG2基因启动子甲基化状态及其与基因表达的关系。方法:甲基化焦磷酸测序技术检测启动子区域甲基化状态,荧光定量PCR技术检测不同药物浓度下培养细胞中NDRG2基因mRNA的表达水平,分析启动子区域甲基化与基因表达之间的关系。结果:在体外培养细胞中检测到NDRG2基因启动子区域呈现不同程度的甲基化,甲基化频率分别为肺癌A549细胞71.8%、GLC-82细胞86.1%、人脐静脉内皮ECV-304细胞36.8%、胃上皮GES-1细胞42.9%。NDRG2基因mRNA表达与其启动子甲基化程度成反比,甲基转移酶抑制剂5-杂氮-2-脱氧胞苷(5-Aza-CdR)作用于细胞后,A549和GLC-82细胞中NDRG2基因的mRNA转录明显上调,至72 h差异显著(P0.05)。结论:肺腺癌细胞中NDRG2基因启动子CpG岛存在高甲基化,甲基化程度与该基因的表达具有负相关性,5-Aza-CdR能在一定程度上提高NDRG2的转录水平。     

Regulation of Expression of Cloned Bacteriophage T4 Late Gene 23

The parameters governing the activity of the cloned T4 gene 23, which codes for the major T4 head protein, were analyzed. Suppressor-negative bacteria carrying wild-type T4 gene 23 cloned into plasmid pCR1 or pBR322 were infected with T4 gene 23 amber phage also carrying mutations in the following genes: (i) denA and denB (to prevent breakdown of plasmid DNA after infection) and (ii) denA, denB, and, in addition, 56 (to generate newly replicated DNA containing dCMP) and alc/unf (because mutations in this last gene allow late genes to be expressed in cytosine-containing T4 DNA). Bacteria infected with these phage were labeled with (14)C-amino acids at various times after infection, and the labeled proteins were separated by one-dimensional gel electrophoresis so that the synthesis of plasmid-coded gp23 could be compared with the synthesis of other, chromosome-coded T4 late proteins. We analyzed the effects of additional mutations that inactivate DNA replication proteins (genes 32 and 43), an RNA polymerase-binding protein (gene 55), type II topoisomerase (gene 52), and an exonuclease function involved in recombination (gene 46) on the synthesis of plasmid-coded gp23 in relation to chromosome-coded T4 late proteins. In the denA:denB:56:alc/unf genetic background, the phage chromosome-borne late genes followed the same regulatory rules (with respect to DNA replication and gp55 action) as in the denA:denB genetic background. The plasmid-carried gene 23 was also under gp55 control, but was less sensitive than the chromosomal late genes to perturbations of DNA replication. Synthesis of plasmid-coded gp23 was greatly inhibited when both the type II T4 topoisomerase and the host's DNA gyrase are inactivated. Synthesis of gp23 was also substantially affected by a mutation in gene 46, but less strongly than in the denA:denB genetic background. These observations are interpreted as follows. The plasmid-borne T4 gene 23 is primarily expressed from a late promoter. Expression of gene 23 from this late promoter responds to an activation event which involves some structural alteration of DNA. In these respects, the requirements for expressing the plasmid-borne gene 23 and chromosomal late genes are very similar (although in the denA:denB:56:alc/unf genetic background, there are significant quantitative differences). For the plasmid-borne gene 23, activation involves the T4 gp46, a protein which is required for DNA recombination. However, for the reasons presented in the accompanying paper (Jacobs et al., J. Virol. 39:31-45, 1981), we conclude that the activation of gene 23 does not require a complete breakage-reunion event which transposes that gene to a later promoter on the phage chromosome. Ways in which gp46 may actually be involved in late promoter activation on the plasmid are discussed.     

Prp5 bridges U1 and U2 snRNPs and enables stable U2 snRNP association with intron RNA

Communication between U1 and U2 snRNPs is critical during pre-spliceosome assembly; yet, direct connections have not been observed. To investigate this assembly step, we focused on Prp5, an RNA-dependent ATPase of the DExD/H family. We identified homologs of Saccharomyces cerevisiae Prp5 in humans (hPrp5) and Schizosaccharomyces pombe (SpPrp5), and investigated their interactions and function. Depletion and reconstitution of SpPrp5 from extracts demonstrate that ATP binding and hydrolysis by Prp5 are required for pre-spliceosome complex A formation. hPrp5 and SpPrp5 are each physically associated with both U1 and U2 snRNPs; Prp5 contains distinct U1- and U2-interacting domains that are required for pre-spliceosome assembly; and, we observe a Prp5-associated U1/U2 complex in S. pombe. Together, these data are consistent with Prp5 being a bridge between U1 and U2 snRNPs at the time of pre-spliceosome formation.