细胞核内小干扰RNA介导的表观遗传和基因表达调控

RNA干扰(RNAi)是真核生物中一个非常广泛而且保守的基因表达调节机制.长度为20~30个核苷酸的具有调控作用的小RNA广泛存在于几乎所有的真核细胞中,这些小RNA参与和调控许多基本的生命过程,如异染色质的形成、基因组稳定性的维持、发育的时空调节、细胞命运的决定、DNA的损伤与修复反应,以及抗病毒反应等.这些小RNA的产生和调节的失衡往往会导致一系列重大疾病的发生与发展.RNAi在细胞质里主要是通过抑制翻译和诱导靶标mRNA的降解来进行.在细胞核中,RNAi则有多种作用方式.本文将重点阐述小RNA在细胞核里的基因表达调控的分子机制,包括诱导异染色质形成、介导表观遗传修饰、调控染色体分离,以及调控转录和选择性剪切等过程.     

植物衰老过程中的表观遗传学调控

植物衰老是由内外环境因子共同调节的,发生在细胞、组织、器官和个体等多个层面上的衰退和死亡过程,涉及基因表达、蛋白翻译和修饰水平变化以及多种细胞结构和代谢途径的变化,并与激素和生物/非生物胁迫的应答等过程形成复杂的调控网络。近年的研究表明,表观遗传修饰参与了对植物衰老过程的调节,是除经典遗传学以研究基因序列影响生物学功能之外在非核酸序列改变的情况下导致可遗传的基因表达变化的机制。本文综述了植物衰老过程中表观遗传调控的机理,包括染色质构象变化、DNA甲基化、组蛋白修饰、ATP依赖的重构因子和非编码RNA介导的调控等,并对这一领域今后的发展方向进行了展望。     

细胞衰老过程中三维转录调控机制研究

精确的基因表达调控是细胞分化、发育和维持个体正常生命活动的必要前提.研究表明,基因转录的激活或者抑制不仅受到组蛋白修饰、DNA甲基化等表观遗传修饰的影响;在很大程度上染色质三维空间构象也发挥着重要作用.此外在细胞衰老过程中,长链非编码RNA(lncRNA)在基因表达调控方面的功能也引起了人们的广泛关注.本文就细胞衰老过程中的lncRNA及其参与介导染色质三维构象的形成从而调控基因表达的相关机制和研究方法进行简要综述.     

表观遗传因素在RNA剪接过程中的作用

RNA剪接是真核生物基因表达过程中的重要环节,增加了蛋白质的多样性和基因表达的可调节性. 日益增多的研究表明,RNA剪接并不是独立的生物过程.RNA Ⅱ型聚合酶(RNA polymerase-Ⅱ, RNA Pol Ⅱ)、核小体定位和组蛋白修饰等因素都与RNA剪接过程密切相关.阐明RNA Pol Ⅱ、核小体定位和组蛋白修饰等因素在RNA剪接过程中的作用,将为剪接位点的准确识别和剪接调控机制的研究提供新思路.本文综述了RNA Pol Ⅱ、核小体定位和组蛋白修饰等因素对RNA剪接的影响以及它们在RNA剪接过程中的调控作用.     

仅基于RNA元件构建可诱导哺乳动物细胞基因表达的调控系统

大量的临床前和临床研究结果已表明基因治疗是理想的疾病治疗手段,然而如何实现治疗基因表达的精确调控仍然是研究人员面临的主要挑战。目前临床前研究常用的基因调控系统多基于控制转录,对反式转录激活因子和专门启动子元件的依赖限制了该系统的临床应用。最近,仅采用RNA元件构建的几种基因表达调控系统得到开发,其作用机制为核酶介导的RNA自我切割、RNA干扰、mRNA翻译启动或终止控制等。该类系统的调控活性由小分子配体反式控制,诱导基因表达的变化幅度可观,反应快速,在哺乳动物体内外均可实现。该系统结构模块化,调控活性可调节,可以克服现有转录调节系统的一些应用局限,对将来基因治疗的临床应用具有重要意义。     

非编码RNA和RNA修饰对细胞多能性与重编程的影响

非编码RNA是指不翻译成蛋白质,以RNA形式行使功能的生物分子。非编码RNA能够在转录与转录后水平调节基因表达,在表观遗传调控中扮演极其重要的角色。除了非编码RNA外,m RNA分子中腺嘌呤第6位氮原子上的甲基化修饰(N~6-methyladenosine,m~6A)也可以在转录后水平调控基因表达。越来越多的研究表明,非编码RNA和m~6A甲基化修饰在干细胞多能性和细胞命运的调控中发挥重要作用。现结合国内外同行的进展,对中国科学院干细胞与再生医学先导专项在非编码RNA和m~6A甲基化修饰对干细胞多能性与细胞重编程影响研究中的部分成果进行介绍。     

ATM-E2F1信号通路调控ANRIL(CDKN2B-AS)

<正>长非编码RNA是一种新的调节RNA,包括长200至1000000个碱基对的由DNA转录而来但无蛋白编码能力的RNA。最近,高通量转录组分析发现了人类基因组中大量的lncRNA。人类基因组中只有1.5%的蛋白编码蛋白,而大部分非编码调节原件都转录为非编码RNA。其中,lncRNA在发育、分化、代谢等生理过程中基因表达的各个水平都起调控作用。已有的报道发现,lncRNA可作为信号、脚手架以及基因转录和翻译中各种修饰过程的抑制剂或激活剂,并通过这些途径调控基因表达。近年来,lncRNA被视为基因转录调控中至关重要的一环。然而lncRNA在各种生理过程中的功能仍需进一步研究。     

表观遗传学与人类表观基因组计划

表观遗传学已被用来描述许多生物学过程,成为生物学与医学领域中热点的学科之一.本文简要介绍表观遗传学与表观遗传基因组学的概念、人类表观基因组计划研究的目标与意义,并阐述DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码微小RNA等表观遗传学调控基因表达的机制.我们已经认识到人类疾病基因缺损可能部分或完全与表观遗传有关.所以,研究疾病状态下非突变的、可逆的表观遗传调节,以及治疗的可能性具有重要实际意义.     

RNA结构解析技术研究进展

在遗传信息传递过程中,RNA往往需要形成复杂的高级结构,以发挥催化和调控功能.RNA结构的动态变化是生命体响应环境信号、快速调节基因表达的一种精巧手段,在正常的生理和病理发生过程中发挥关键作用.解析RNA高级结构是理解细胞内非编码RNA功能机制的必由之路,引起了人们的广泛关注和兴趣,逐渐成为RNA领域的前沿热点.该文主...     

非编码RNA与基因表达调控

近年来,随着对基因组的深入研究,发现真核生物中存在许多形态和功能各异的非编码RNA分子,这类RNA分子并不表达蛋白质,但它们在基因转录水平、转录后水平及翻译水平起了重要的调控作用。具有调控作用的RNA分子种类非常丰富,如长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)、miRNA、PIWI相互作用RNA(PIWI-interacting RNA,piRNA)、内源性小干扰RNA(endogenous small interfering RNA,endo-siRNA)、竞争性内源RNA(competitive endogenous RNA,ceRNA)等,它们使基因表达过程更为丰富、严谨和有序。本文综述几类典型的非编码RNA对基因表达的调节作用,以助于理解细胞中RNA分子调节网络的功能和机制。     

RNA表观修饰在卵子发生调控中的研究进展

卵子发生是生殖发育中的重要过程,涉及卵母细胞的发育和成熟,对雌性生殖健康和种群遗传多样性具有重要影响。卵子发生涉及复杂而精准的基因调控过程。核糖核酸(ribonucleic acid, RNA)修饰是在RNA分子中添加化学修饰基团的过程,通过该修饰能够调控RNA的功能和稳定性, RNA修饰在生殖及发育生物学中起着关键的作用。该综述将对近期关于RNA修饰与卵子发生的研究进展进行综述和展望,重点阐述RNA修饰调节信使核糖核酸(messenger RNA, mRNA)转录翻译过程、染色质开放水平、组蛋白修饰以及可变剪切等的机制,及其对卵子发生及胚胎发育过程的影响,以完善RNA表观修饰调控生殖发育的理论研究。     

反式激活应答元件RNA在HIV-1感染中的作用

反式激活应答(transactivation response,TAR)元件RNA作为HIV-1中的一种非编码RNA,从转录与翻译水平负调控HIV-1的基因表达.同时HIV-1采取了相应的策略拮抗TAR RNA的负调控作用:病毒蛋白Tat或细胞蛋白TAR RNA结合蛋白(TRBP)结合TAR RNA后,分别在转录与翻译水平促进HIV-1的基因表达.此外,TAR编码的miRNA有助于保持HIV的潜伏感染及阻止细胞凋亡.TAR与其它蛋白间相互作用及其功能的研究对于深入了解HIV-1感染细胞后的调控机制,寻求新的抗HIV治疗靶点具有重要意义.     

植物中表观遗传修饰研究进展

表观遗传是指DNA序列不发生变化, 但基因表达发生了可遗传的改变, 主要涉及DNA与染色体上的一些可逆修饰以及一些转录调控机制。DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA调控是表观遗传学研究的三大支柱。三者在植物生长发育、应对生物和非生物胁迫以及适应环境变化中发挥着极其重要的作用。该文综述了植物中DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA调控的研究进展及其对植物株高、生育期、花型、果实着色以及应对环境胁迫等方面的影响。     

肿瘤相关微小RNA基因表达的表观遗传调控机制

表观遗传是指非基因序列改变且可以遗传的基因表达水平变化。微小RNA为长度大约22个核苷酸的、在转录后水平下调基因表达的小分子RNA。最近研究表明,微小RNA与肿瘤发生有关,其表达谱可用于人类肿瘤的分类。尽管有大量事实证明了微小RNA在肿瘤发生中的重要性,但人们对其基因表达调控的机制了解很少。基于对表观遗传、微小RNA和肿瘤三者关系的认识,本文主要从DNA甲基化和组蛋白修饰等方面重点介绍了肿瘤相关微小RNA基因表达的表观遗传调控机制的最新进展。     

竞争性内源RNA在转录后水平调控基因表达

竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ce RNA)假说提出了一种RNA在转录后水平调控基因表达的机制,即信使RNA(message RNA,m RNA)、长链非编码RNA(long non-coding RNA,lnc RNA)、假基因(pseudogene)转录物及环状RNA(circular RNA,circ RNA)通过竞争结合相同的微小RNA(micro RNA,mi RNA)来影响靶基因RNA的稳定性或翻译活性,实现转录后水平的基因表达调节。这一全新的基因表达调控机制目前已在肌肉的分化、胚胎干细胞的分化、中脑的发育及癌症的转移等多个研究领域被发现,并且被证实参与多个生物学过程的调控。ce RNA这种以mi RNA为媒介实现RNA与RNA相互调控的机制,使得编码基因和非编码基因在全转录组范围内形成了一个庞大而精细的调控网络,增加了基因调控网络的复杂性。文章就ce RNA的分子类型、ce RNA机制所涉及的生物学功能、影响ce RNA机制的重要因素及ce RNA调控网络预测这几个方面进行综述。     

长链非编码RNA的免疫调节机制研究进展

真核生物的基因表达受多个层面调控,包括染色体水平、DNA水平、转录水平和转录后水平的调控等.长链非编码RNA(lnc RNA)是一类转录本超过200 nt的非编码RNA,其对基因表达的调控涉及上述各个层面,如组蛋白修饰、DNA甲基化的调控、转录的促进和抑制、m RNA的剪辑及对转录因子的调控等.其作用方式复杂多样,可与DNA、mRNA和蛋白质等相互作用而发挥调节作用.LncRNA保守性较差,但其表达却有较高的细胞、组织和分化阶段特异性.免疫系统的发育和分化受到精密的调控,且具有较高的阶段性和特异性.因此研究lnc RNA的功能及作用机制,免疫系统是较好的选择,这能促进我们对免疫调控的理解,为免疫性疾病的治疗提供新的思路和方法.本文主要介绍lnc RNA的分类和lnc RNA作用的一般分子机制,及其对T细胞、B细胞、固有免疫细胞和炎症因子的分子调控机制及其进展.     

RNA甲基化修饰调控和规律

表观遗传学修饰包括DNA、RNA和蛋白质的化学修饰,基于非序列改变所致基因表达和功能水平变化。近年来,在DNA和蛋白质修饰基础上,可逆RNA甲基化修饰研究引领了第3次表观遗传学修饰研究的浪潮。RNA存在100余种化学修饰,甲基化是最主要的修饰形式。鉴定RNA甲基化修饰酶及研发其转录组水平高通量检测技术,是揭示RNA化学修饰调控基因表达和功能规律的基础。本文主要总结了近年来本课题组与合作团队及国内外同行在RNA甲基化表观转录组学研究中取得的主要前沿进展,包括发现了RNA去甲基酶、甲基转移酶和结合蛋白,揭示RNA甲基化修饰调控RNA加工代谢,及其调控正常生理和异常病理等重要生命进程。这些系列研究成果证明RNA甲基化修饰类似于DNA甲基化,具有可逆性,拓展了RNA甲基化表观转录组学研究新领域,完善了中心法则表观遗传学规律。     

长非编码RNA与蛋白质的相互作用

长非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸但缺乏蛋白质编码潜力的调控型RNA。lncRNA在真核生物基因组中广泛转录,并且能够在多种层次以灵活的方式对基因表达进行调控。lncRNA能够与染色质修饰复合物及转录因子等蛋白质相互作用,这种相互作用提高了基因表达调控的灵活性和复杂性。本文将介绍部分具有代表性的lncRNA-蛋白质相互作用及其在基因表达调控中的作用。     

神经发育过程中的基因表达调控机制以及相关的神经发育性疾病（英文）

在中枢神经系统的发育过程中,内在的基因和外在的环境因素相互作用以确保神经元发育的各个阶段(如神经细胞的增殖、分化、迁移,轴突延伸,树突成长,功能性突触的形成等)有序进行。这一过程需要众多的基因表达调控机制对不同基因的表达水平进行精确的时空调节。这些调控机制包括了序列特异性DNA结合蛋白(转录因子等)、组蛋白修饰、DNA甲基化、以及微小RNA(mi RNA)等。它们形成了一个调控网络,在神经发育的不同阶段以及不同的环境刺激因素的情况下,从染色质的结构、基因的转录和蛋白质的翻译等不同层次上实现基因表达的精确调控。神经元发育过程中基因表达失调与一些神经发育性疾病相关,例如自闭症谱系障碍,Rett综合征,脆性X综合征以及其他遗传性疾病。深入研究神经元发育过程中基因表达调控机制可望能够给这些神经发育性疾病的诊断和治疗提供新的思路。     

表观遗传学: 生物细胞非编码RNA调控的研究进展

表观遗传学是研究基因表达发生了可遗传的改变, 而DNA序列不发生改变的一门生物学分支, 对细胞的生长分化及肿瘤的发生发展至关重要。表观遗传学的主要机制包括DNA甲基化、组蛋白修饰及新近发现的非编码RNA。非编码RNA 是指不能翻译为蛋白的功能性RNA分子, 其中常见的具调控作用的非编码RNA包括小干涉RNA、miRNA、piRNA 以及长链非编码RNA。近年来大量研究表明非编码RNA在表观遗传学的调控中扮演了越来越重要的角色。文章综述了近年来生物细胞非编码RNA调控的表观遗传学研究进展, 以有助于理解哺乳动物细胞中非编码RNA及其调控机制和功能。