配子介导的哺乳动物获得性性状的跨代遗传

越来越多的证据表明,某些亲代的环境暴露,如化学物质接触、饮食习惯改变、精神刺激等均可以通过DNA序列之外的表观遗传途径"记忆"在配子中,并将亲代获得性性状传递给后代。近年来,有关配子介导的获得性性状跨代遗传的研究正在逐渐升温,使得过去曾被视为异端的"拉马克遗传"学说重新走上了科学舞台,并被认为是今后表观遗传学领域最具挑战、最有意义的研究方向之一。配子中的DNA甲基化、染色质改型及组蛋白修饰,以及非编码RNA均是潜在的表观遗传信息的携带者,深入研究这些表观遗传信息携带与传递规律,将为阐明配子介导的跨代遗传分子机制提供重要的理论依据。     

哺乳动物中由精子RNA介导的跨代遗传的研究进展

随着表观遗传学的飞速发展,拉马克的获得性遗传理论又重新得到了学术界的关注．近年,哺乳动物获得性性状的跨代遗传现象也得到了较为深入的研究．在获得性性状的跨代遗传过程中,由环境压力导致的表观遗传信息经由生殖系在代际间传递．其中,在环境压力相关的表观遗传信息的建立及传递过程中,精子小非编码RNA(small non-coding RNA,sncRNAs)发挥关键作用,环境压力信息以sncRNAs的形式储存在成熟精子中,通过受精作用,精子sncRNAs参与胎儿原始生殖细胞基因组的表观遗传修饰,将表观遗传信息跨代传递,进而影响获得性性状相关的基因表达．本文主要综述了精子sncRNAs参与获得性性状跨代遗传的机制,为研究遗传性的代谢疾病、促进人类生殖健康及家畜良种繁育提供新思路．     

精子RNA及RNA修饰在获得性遗传中的研究进展

越来越多的证据表明,上一代在环境压力下产生的某些获得性性状可以"记忆"在配子中,并以一种不依赖DNA序列的方式传递给下一代,这种现象被称为获得性遗传。然而,关于精子中介导获得性遗传现象的分子机制尚不清楚。近年来,随着精子RNA领域的发展,我们实验室率先发现精子中一类来源于成熟tRNA的小RNA (tRNA-derived small RNAs, tsRNAs)及其RNA修饰可以作为一种新型的表观遗传信息载体,介导父代获得性代谢紊乱性状向子代传递。此外,我们进一步发现了调控精子RNA介导获得性遗传的关键分子——tRNA甲基转移酶DNMT2,从RNA修饰及修饰酶的角度为获得性遗传的机制研究打开了新思路。鉴于该领域的迅速发展,该文拟从精子tsRNAs、RNA修饰以及DNMT2的角度综述近年来精子RNA及RNA修饰介导的获得性遗传机制的研究进展。     

RNA参与获得性性状代际/跨代遗传的功能与机制研究进展

获得性遗传这一概念在19世纪初被提出后就一直饱受争议,直到近几十年,随着分子生物学和表观遗传学的发展,科学家们才开始重新审视和探究获得性遗传现象的真实性,并对获得性遗传现象的遗传规律、分子载体和调控机制进行了深入的研究.作为新型表观遗传调控因子,非编码RNA表现出多维调控能力,在细胞命运决定、自我更新、细胞增殖和凋亡中发挥着不可或缺的调控作用.近年来的研究发现,非编码RNA及其RNA修饰可以作为表观遗传信息载体介导获得性遗传,为获得性性状的跨代遗传研究提供新的研究思路和视角.本文将针对近年来获得性遗传的研究进展,综述RNA在跨代遗传中的功能及调控机制.     

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。     

PIWI/piRNA介导表观遗传学调控在生殖细胞发育中的作用

piRNA(PIWI-interacting RNA)是主要在生殖细胞系中表达的一类由21～33个核苷酸组成的单链非编码RNA,与PIWI蛋白结合而发挥调控作用。研究显示,PIWI/piRNA不仅可以在细胞质里对mRNA直接进行剪切和降解,还能招募大量的表观遗传学修饰蛋白介导基因组和组蛋白的表观遗传学调控关闭基因,促进配子发育安全有序地进行。该文综述了PIWI/piRNA介导的表观遗传学调控在生殖细胞发育中的作用,以促进PIWI/piRNA在生命科学领域的研究和应用。     

副突变及其表观遗传机制的研究进展

经典遗传学的研究方法为许多遗传性疾病和遗传相关性疾病的预防、诊断和治疗提供了在分子水平上的直接线索,然而人类疾病的遗传表现始终存在着经典遗传学法则所不能解释的现象。副突变(paramutation)是上世纪50年代首次在玉米中发现的一种非孟氏遗传模式,其传递的等位基因不存在核苷酸序列的差异,提示了表观遗传机制可能参与了基因表达和表型的可遗传变化。近期的研究发现关于副突变现象的解释可能涉及一种新的表观遗传学调控机制,即由RNA(特别是非编码RNA)引发的基因组改变参与了副突变的发生和维持。其中DNA甲基转移酶II所介导的RNA甲基化发挥了极其重要的作用。对副突变及其机制的研究不仅能够深化人类对遗传和生命本质的认识,还有助于开拓在生物工程和疾病诊疗等应用领域的新思路。本文综述了副突变的分子机制和研究进展,并且探讨了副突变在疾病研究和基因治疗中的应用前景。     

表观遗传修饰在作物重要性状形成中的作用

表观遗传修饰是指染色体DNA和组蛋白上的化学修饰,主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA.在不改变DNA序列的情况下,这些修饰可以通过改变染色质状态来影响遗传信息的表达,并具有可遗传性,对植物的生长发育具有重要的调控作用.当特定的表观遗传修饰发生改变时,农作物可以获得优异的表型、更强的环境适应性,因此人为改变表...     

长非编码RNA研究进展

长非编码RNA是指一类长度大于200个核苷酸、不编码蛋白质的非编码RNA.越来越多的研究表明,人类基因组中高达90%的非编码蛋白质的区段同样具有重要作用,而不是所谓的"转录噪声".针对长非编码RNA的功能研究表明,其在转录起始的调控、转录及转录后的调控中均发挥着重要作用,因而影响着各种各样的生物学过程.本综述围绕近几年长非编码RNA的研究成果,总结了长非编码RNA的起源与进化、新型的长非编码RNA类型、典型的长非编码RNA作用机制以及长非编码RNA在发育与细胞重编程过程中的研究,同时也概述了长非编码RNA与表观遗传调控和癌症的关系以及长非编码RNA研究的相关技术.系统发现长非编码RNA并阐明其功能机制,将对现代生命科学具有重大的意义.     

RNA修饰对长链非编码RNA的调控作用

长链非编码RNA (lncRNA)能在表观遗传、转录以及转录后水平上调控基因表达,与疾病的发生、发展和防治有着密切的联系。RNA修饰介导的表观转录组学调控是表观遗传的新领域,可以在转录后水平调控基因表达,并且可以作为一种重要的修饰手段对lncRNA进行调控。RNA修饰可以通过对lncRNA表达水平、剪切方式及二级结构的调控,影响各种生物学进程。现回顾和展望RNA修饰对lncRNA的调控作用和其潜在的生物学功能。     

基因组内三个信息层相互作用决定美臀表型产生

绵羊callipyge（美臀）是一种可遗传的肌肉肥厚体征,该表型以独特的方式“极化超显性”遗传给子代.绵羊18号染色体的DLK1-GTL2印记化结构域内存在1个远距离调控元件（long-range control element,LRCE）,该元件发生单个碱基突变（A→G）.A→G突变顺式作用于印记化结构域内的相关基因,印记化基因的产物包括蛋白质及非编码RNA分子,它们相互作用导致美臀表型产生.美臀表型产生及其独特的遗传方式是绵羊基因组内的蛋白质编码基因、非编码RNA基因以及表观遗传效应等3个信息层相互作用的结果,说明以前被忽略的隐藏信息发挥了极其重要的调控功能.这些现象对经典的中心法则形成了挑战,但是为基因组研究拓展了新的领域.     

长链非编码RNA与表观遗传调控

近年来,表观遗传学(epigenetics)备受关注.表观遗传调控的方式主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑等.ENCODE计划及随后的研究发现,人类基因组中仅有很小一部分DNA序列负责编码蛋白质,而其余大部分被转录为非编码RNA(non-codingRNA,ncRNA).其中长链非编码RNA(long non-codingRNA,lncRNA)是一类长度大于200nt并且缺乏蛋白质编码能力的RNA分子.越来越多的研究表明,lncRNAs能够通过表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等多个层面调节基因的表达,从而参与细胞增殖、分化和凋亡等多种生物学过程.本文将着重综述lncRNAs在表观遗传调控中的作用及其最新的研究进展.     

非编码RNA的生物信息学研究方法:RNA结构预测及其应用

近10多年来的研究逐步揭示了RNA的各种生物学功能。RNA不仅是信息从DNA传递到蛋白质的中间体,还直接参与基因沉默、表观遗传学修饰等生物学过程。单链的RNA在体内通过碱基配对折叠成一定的二级结构。介绍了现在预测RNA二级结构的主要算法及其应用,其中包括基于热力学、同源比对和统计学习的各种算法,以及如何引入实验数据辅助预测。二级结构预测算法被广泛用于寻找RNA功能单元和预测新非编码RNA等各种问题。如何利用高通量实验数据帮助结构预测,探索长非编码RNA功能,研究RNA与蛋白质相互作用,是RNA二级结构预测算法和应用的一些前沿方向。     

表观遗传调控植物逆境胁迫的适应机制

植物表观遗传学不仅是基础科学研究的焦点,也是植物育种中获得新资源的一种方式。表观遗传机制可以通过非编码RNA,组蛋白修饰和DNA甲基化控制基因的表达,且越来越多的研究表明表观遗传机制对植物适应环境及胁迫记忆是必要的。本综述重点从DNA甲基化调控、组蛋白变异、组蛋白修饰调控、非编码RNA调控水平论述植物在各种逆境条件下如何通过表观遗传机制来适应环境。     

非编码RNA在肿瘤发生发展和诊治中的作用

非编码RNA以其庞大复杂的RNA调控网络在生命活动的各个过程中都发挥着重要作用.越来越多的研究证明非编码RNA可以在表观遗传水平、转录水平以及转录后水平影响肿瘤细胞的生长、转移、凋亡、代谢和免疫逃逸等,调控肿瘤的发生发展.此外,非编码RNA已被证实在多种恶性肿瘤中差异表达,具有成为生物标志物的潜力.本文归纳总结了非编码RNA在肿瘤发生发展过程中不同方面的作用,并且介绍了非编码RNA在液体活检和化疗耐药中的应用前景.相信非编码RNA作为细胞生命活动的重要调控因子,在将来会有更深入的研究和有价值的临床应用.     

lncRNA调控畜禽抗病力性状研究进展

长链非编码RNA(longnon-coding RNA,lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸的非编码RNA分子。lncRNA虽然不具备蛋白编码能力,但可通过转录调控、转录后调控及表观遗传修饰调控等方式影响基因的表达,进而影响性状的表型。在现代畜牧业生产中,除提高生长发育和产量性状外,研究免疫因子、细胞因子等抗病力相关指标及性状的调控机制,对提高和改善畜禽的健康、福利及公共卫生尤为重要。近年来,利用lncRNA研究鸡(Gallus gallus)、猪(Sus scrofa)、牛(Bos taurus)等重要畜禽的抗病力性状的调控机制取得了一定进展,为将表观遗传标记应用于动物抗病遗传育种打下了一定的基础。本文介绍了lncRNA的生物学功能和产生机制,着重阐述了lncRNA对畜禽抗病力性状的调控作用及研究进展,以期为lncRNA在畜禽抗病遗传育种方面的研究及应用提供科学依据。     

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。     

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。     

非编码RNA与哺乳动物基因组印记的起源

基因组印记是由亲本来源不同而导致等位基因表达差异的一种遗传现象,主要发生在胎盘哺乳动物（真哺乳类）和显花植物中.大部分印记基因都分布在印记基因簇内,其中包含大量的非编码RNA基因.印记基因的表达受印记控制区（ICRs）的顺式调控.基因组印记产生的原因及过程是现代遗传学研究的一个热点问题,分析印记同源区从非印记物种到印记物种的过渡,为解决这一问题提供了重要启示.最近,原始哺乳动物（有袋类和单孔类）模式物种全基因组测序的完成,极大地促进了印记同源区的比较分析研究.本文对这些研究进行了回顾和分析,发现非编码RNA与哺乳动物基因组印记获得关系密切.主要依据为：（1）伴随着基因组印记的获得,印记区有大量的非编码RNA新基因出现;（2）与基因组印记相关的一些保守非编码RNA的表达发生了显著变化.此外,对15种脊椎动物中印记snoRNA基因系统分析的结果表明：印记snoRNA起源于真哺乳类与有袋类动物分化之后,并且在真哺乳类辐射进化之前发生了迅速的扩张,主要的基因家族在这一时期已经形成.这些结果进一步证明了非编码RNA与基因组印记获得的密切联系.非编码RNA可能主要通过调控印记表达和诱导染色体表观遗传修饰两种机制,参与哺乳动物基因组印记的获得.     

基因印记与lncRNA

基因印记是一种表观遗传调控机制,在二倍体哺乳动物的发育过程中,基因印记可以调控来自亲代的等位基因差异表达。非编码RNA是不编码蛋白质的RNA,它在RNA水平调控基因表达。研究表明大多数印记基因中存在长非编码RNA（长度>200nt的非编码RNA）的转录,长非编码RNA主要通过顺式的转录干扰作用来实现基因印记。同时基因印记及其相关的长非编码RNA异常表达与许多先天疾病相关,迄今已发现数十种人类遗传疾病与基因印记有关,而lncRNA引起的基因印记在疾病的发生和治疗中起着重要作用。