TET蛋白的去甲基化机制及其在调控小鼠发育过程中的作用

TET(Ten-eleven translocation)蛋白家族共有3个成员,分别为TET1、TET2和TET3,均属于α-酮戊二酸(α-KG)和Fe²⁺依赖的双加氧酶,可以将5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine, 5 mC)氧化为5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine, 5 hmC)、5-甲酰基胞嘧啶(5-formylcytosine, 5 fC)及5-羧基胞嘧啶(5-carboxylcytosine, 5 caC)。研究表明,TET蛋白通过不同机制以主动或被动的方式调控DNA去甲基化,且去甲基化的活性可能受其他因子的调控。TET蛋白广泛参与哺乳动物发育过程的调节,其中在原始生殖细胞的形成、胚胎发育、干细胞多能性及神经和脑发育等方面发挥了重要作用。TET蛋白生物功能的发现为表观遗传学研究开辟了全新的研究领域,而且相关研究结果对拓展生命科学研究具有重要意义。文章综述了TET蛋白家族的结构、去甲基化分子机制及在小鼠发育过程中的作用,为深入了解TET蛋白的功能提供理论基础。     

TET蛋白：一个新的DNA修饰酶家族

DNA的胞嘧啶（C）5-甲基化是一种重要的表观修饰,它参与基因调节、基因组印记、X-染色体失活、重复序列抑制和癌症发生等过程. 5-甲基胞嘧啶（5mC）可被TET (ten-eleven translocation)蛋白家族进一步转化为5-羟甲基胞嘧啶（5hmC）,该过程是DNA去甲基化的1个必要阶段. 5hmC可在活性转录基因起始位点和Polycomb抑制基因启动子延伸区域富集.TET蛋白包括3个成员TET1、TET2和TET3,均属于α-酮戊二酸和Fe²⁺依赖的双加氧酶,其催化涉及氧化过程.小鼠Tet1在胚胎干细胞发育中拥有双重作用,即促进全能因子的转录,又参与发育调节因子的抑制.人TET蛋白的破坏与造血系统肿瘤相关,如在骨髓增生性疾病/肿瘤存在频繁的TET2基因突变.TET蛋白和5hmC的研究为DNA甲基化/去甲基化及其生物学功能提供了新的视点.     

CRISPR/Cas9系统敲除TET2基因对HepG2细胞增殖和凋亡的影响

为了进一步探讨TET2蛋白在肝癌的发生发展过程中发挥的生物学功能,本研究使用CRISPR在线设计工具(http://crispr.mit.edu/),针对TET2的外显子设计g RNA,构建靶向TET2基因的CRISPR/Cas9基因敲除质粒,转染HepG2细胞。T7E1酶切检测TET2基因的编辑效率,Western blotting检测TET2蛋白表达水平;MTT法、Annexin V-FITC细胞凋亡检测试剂盒分别检测HepG2细胞的增殖活性及凋亡水平的改变。T7EI酶切分析显示敲除效率为31.4%;TET2基因表达量的降低抑制了HepG2细胞的增殖,促进了细胞的凋亡。CRISPR/Cas9质粒系统能够在细胞水平对TET2基因进行编辑,靶向TET2基因的CRISPR/Cas9质粒系统降低了TET2的表达、抑制HepG2细胞的增殖、促进HepG2细胞的凋亡。本研究表明CRISPR/Cas9技术为研究TET2的功能和作用机制提供了有效工具,为研究TET2蛋白在肝癌的发生发展过程中发挥的生物学功能提供实验依据。     

研发动态

<正>北京大学发现磁感应蛋白北京大学生命科学学院谢灿课题组在Nature Material杂志上首次报道了一个全新的磁受体蛋白(MagR),该突破性进展或将揭开被称为生物"第六感"的磁觉(即生物利用地磁场准确寻找正确的方向)之谜,并推动整个生物磁感受能力研究领域的发展。谢灿课题组首先提出了一个基于蛋白质的生物指南针模型(Biocompass model)。该模型认为,存在一个铁结     

小鼠TET1蛋白核定位信号的预测与鉴定（英文）

TET(ten-eleven translocation)家族蛋白能够介导DNA的5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5m C)的氧化,产生5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hm C)。通过TET蛋白的催化,可以诱导特定靶基因的启动子区域Cp G岛的去甲基化,从而激活基因的转录。TET1蛋白是一个拥有2039个氨基酸的DNA去甲基化酶,通过预测,TET1拥有18个核定位信号(nuclear localization signals,NLSs),其中13个为单分型NLS,5个为双分型NLS。本文利用绿色荧光蛋白和各种突变体,首次确定了小鼠TET1蛋白的2个NLSs,分别存在于CXXC结构域和催化结构域,而且这2个NLSs对全长TET1的和定位都是必需的。我们的研究对深入理解TET1的蛋白结构与功能研究具有重要意义。     

TET2在血液系统疾病中的作用

TET(ten-eleven translocation)家族蛋白是生物体内存在的一种α-酮戊二酸(α-KG)和Fe2+依赖的双加氧酶,TET蛋白可以催化5-甲基胞嘧啶(5-methyl-cytosine,5m C)转化为(5-hydroxymethyl-cytosine,5hm C),是DNA去甲基化过程中的一种重要的酶,对于维持干细胞的多能性有重要作用。人TET蛋白家族有三个成员,分别为TET1、TET2和TET3。TET1最早被鉴定有催化5-m C羟基化的酶活性,进一步研究发现,三种TET蛋白均具有将5-m C转化为5-hm C的能力。TET2是进化上高度保守的TET家族成员之一,大多数动物都有一个单一的TET同源基因,其编码产物的特征为氨基酸末端CXXC锌指结构域和羧基端α-酮戊二酸(α-KG)和Fe~(2+)依赖的双加氧酶催化结构域以及一个富含半胱氨酸的区域。近年在多种血液系统肿瘤中发现存在TET2突变,提示TET2在血液系统中存在重要作用,敲除小鼠模型实验也证实了这一点。本文将对TET2的结构、功能以及其与血液系统疾病的关系进行综述。     

小鼠TET1蛋白核定位信号的预测与鉴定（英文）北大核心CSCD

TET(ten-eleven translocation)家族蛋白能够介导DNA的5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5m C)的氧化,产生5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hm C)。通过TET蛋白的催化,可以诱导特定靶基因的启动子区域Cp G岛的去甲基化,从而激活基因的转录。TET1蛋白是一个拥有2039个氨基酸的DNA去甲基化酶,通过预测,TET1拥有18个核定位信号(nuclear localization signals,NLSs),其中13个为单分型NLS,5个为双分型NLS。本文利用绿色荧光蛋白和各种突变体,首次确定了小鼠TET1蛋白的2个NLSs,分别存在于CXXC结构域和催化结构域,而且这2个NLSs对全长TET1的和定位都是必需的。我们的研究对深入理解TET1的蛋白结构与功能研究具有重要意义。     

TET2在帕金森病细胞模型中的表达及机制研究

目的:迄今为止,帕金森病(PD)发生的分子机制尚未完全阐明,本研究旨在体外细胞模型中寻找PD新型表观遗传标志物,探索其发病机制。方法:本次研究使用的细胞为神经母细胞瘤细胞系SH-SY5Y。首先,我们用CCK-8检测细胞活力,选取合适浓度的MPP+构建PD细胞损伤模型。再用PBS和MPP+分别处理SH-SY5Y细胞,用RT-qPCR检测了几个甲基化酶与去甲基化酶DNMT1,DNMT3A,DNMT3B及TET1, TET2, TET3的mRNA的表达水平,并用蛋白印迹检测TET2蛋白水平,免疫荧光检测了TET2蛋白定位。进一步用慢病毒转染SH-SY5Y细胞敲低TET2后,检测细胞增殖。结果:本研究发现,MPP+对SH-SY5Y细胞增殖的抑制具有时间与浓度依赖性,我们最终选择2.5 mM MPP+作为后续的细胞处理浓度。与对照组相比,MPP+处理细胞TET2的mRNA及蛋白水平表达均增加,且蛋白进入细胞核增加;同时发现,敲低TET2表达可以延缓MPP+对SH-SY5Y细胞增殖的抑制作用。结论:在当前的研究中,我们报道了TET2蛋白可能是PD新型的表观遗传学标志物,提示我们将来也许可以使用TET2抑制剂来治疗PD,因此本研究有可能为PD提供新的治疗方向和靶点。     

我国科学家解析出NPC1蛋白结构

正近日,清华大学颜宁课题组与中国疾控中心、中科院微生物组高福院士课题组合作的一项最新成果,在世界上首次解析出NPC1蛋白的清晰结构,并初步揭示了它的工作过程,从而为干预、治疗罕见遗传疾病"尼曼-皮克病"和埃博拉病毒打开了新大门。颜宁教授过去9年一直针对胆固醇代谢调控通路进行系统的结构生物学与生物化学研究,高福院士一直从事包括埃博拉病毒在内的重大传染疾病相关病毒入侵机制的结构生物学研究。他们合作的研究论文《NPC1蛋白介导胆固醇     

TET蛋白去甲基化作用的相关研究进展

TET(ten-eleven translocation)蛋白属于酮戊二酸和Fe2+依赖的双加氧酶,能够产生催化氧化作用。在TET蛋白家族的催化氧化作用下5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5mC)可转化为5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hmC),并可进一步转化为5-甲酰胞嘧啶(5-formylcytosine,5fC)和5-羧基胞嘧啶(5-carboxylcytosine,5caC)。TET蛋白在DNA胞嘧啶的去甲基化、胚胎发育和基因重新编码等过程都存在重要作用,其中TET蛋白参与DNA胞嘧啶的去甲基化过程的作用机制一直是研究热点,另外,有研究发现TET与肿瘤的发生也存在联系,可能成为新的肿瘤分子标志。     

北京大学科研人员揭示病原菌耐药新机制

北京大学陈鹏课题组与该校长江学者讲座教授何川课题组合作,于2013年11月3日Nature Chemical Biology在线发表论文,揭示了大肠杆菌多重抗药性调控蛋白MarR的分子机制,证明Cu2＋可作为天然的信号分子（诱导剂）激活Mar R蛋白并引发其介导的多重耐药性。这对于开发对抗多重抗生素耐药病菌感染的新型药物具有重要意义。     

《细胞研究》：抗病毒蛋白结构与功能研究获进展

近日。中科院生物物理研究所刘迎芳课题组在《细胞研究》《CellResearch）杂志上在线发表了题为“CrystalstructureofISG54revealsanovelRNAbindingstructureandpotentialfunctionalmechanisms”的文章。该项成果是该课题组继抗病毒蛋白ZAP（NSMB．2012Mar11;19（4）：430—5）研究工作之后,在干扰素诱导抗病毒蛋白结构与功能研究方面的又一新进展。     

TET2在动脉粥样硬化中的作用

动脉粥样硬化是一种严重危害人类健康的疾病,其病程长,发病机制复杂,近来研究发现表观遗传机制在动脉粥样硬化的发生发展过程中起着重要的作用。TET2为一种DNA去甲基化酶,在表观遗传调控中扮演着重要的角色。研究表明,动脉粥样硬化斑块中TET2蛋白表达降低,TET2可能通过调节DNA甲基化从而影响动脉粥样硬化的发生发展。本综述旨在分析TET2和动脉粥样硬化之间关系的研究进展,进一步明确TET2在动脉粥样硬化发生发展中的作用及其作用机制,为动脉粥样硬化的有效防治提供新的思路和线索。     

TET家族蛋白介导的DNA氧化的调控与其生物学功能

发生在DNA胞嘧啶上的甲基化(5mC)是哺乳动物细胞基因组上最主要的DNA修饰形式,其形成的碳碳键具有较高键能,不易被破坏。TET家族蛋白可以催化5mC逐渐氧化成羟甲基胞嘧啶(5hmC)、醛基胞嘧啶(5fC)和羧基胞嘧啶(5caC),再通过细胞分裂过程中DNA复制,或者利用碱基切除修复途径,最终实现DNA去甲基化。过去几年表观基因组学和结构生物学的研究都表明,在不同细胞、不同的基因组位点,5mC的氧化反应受到严格的调控,主要表现在两个方面:5mC氧化反应发生的基因组范围和5mC逐步氧化反应的进行程度。以国家自然科学基金委重大研究计划"细胞编程和重编程的表观遗传机制"为依托,朱冰实验室发现了胚胎干细胞的多能性转录因子SALL4A与TET家族蛋白共同调节远端调控区域5mC的氧化过程。首先,将介绍5mC的不同氧化产物在小鼠基因组上的分布和动态变化,进而讨论TET家族蛋白催化5mC氧化反应的调控机制,最后,探讨5mC氧化参与调节基因组转录的可能的生物学功能。     

2021-01期目录

为研究团头鲂(Megalobrama amblycephala) 5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine, 5mC)羟基化酶TET1(Ten eleven translocation 1)基因的功能及其表达特性, 采用整胚原位杂交、qRT-PCR技术进行了胚胎、组织表达分析及其在急性低氧胁迫下的基因响应研究。序列分析结果表明, 团头鲂TET1基因全长为5526 bp, 编码1841个氨基酸。qRT-PCR结果表明, 团头鲂TET1广泛表达于各个组织中, 并在脑组织中高度表达。在胚胎发育过程中, TET1基因从受精卵开始就有表达, 并在受精后20—44h (20—44 hpf)都维持在一个较高水平。原位杂交结果表明, TET1基因在12 hpf信号相对微弱, 在24和36 hpf信号逐渐增强, 并且都集中在头部表达。通过qRT-PCR检测急性缺氧处理TET1的表达量, 结果表明, TET1基因在鳃和脾等组织中表达显著升高(P<0.01), 在脑、皮肤、眼和肾脏中表达显著降低(P<0.01)。在胚胎中, TET1基因相对表达量明显高于对照组, 尤其在24 hpf低氧处理组的表达量显著地高于对照组(P<0.001)。结果表明TET1基因在低氧应答反应中发挥着重要的作用。该研究结果为TET1基因在低氧响应及功能的保守与分化方面提供了新的视角。     

利用电转的方法对T细胞TET2基因敲除并探讨TET2对T细胞增殖的影响

近年来,利用重组病毒对T细胞进行基因编辑用于免疫治疗,受到了广泛重视。然而,重组病毒因存在随机整合,制备耗时长且昂贵的缺点制约了其应用。与此同时,电转染技术的应用能够快速将外源DNA带入细胞内,有助于提高T细胞基因编辑效率。TET(Ten-eleven translocation)家族蛋白可以催化5-甲基胞嘧啶(5mC)转化为5-羟甲基胞嘧啶(5hmC),5hmC作为细胞中的DNA去甲基化酶,在细胞基因组表观遗传学中起着重要调控作用。研究表明TET2基因的缺失能够促进CAR-T细胞的快速繁殖,产生强力的CAR-T细胞。该研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对TET2基因进行敲除。首先对sgRNA进行体外转录,与大肠杆菌诱导表达的Cas9蛋白孵育形成Cas9:gRNA核糖核蛋白复合物(RNP),并在体外酶切验证sgRNA的活性。接着利用电转染技术将Cas9:gRNA核糖核蛋白复合物(RNP)带入细胞内,并检测T细胞基因编辑效率。最后利用流式细胞分析技术检测T细胞的增殖情况。基因测序与T7EⅠ酶切结果表明,T细胞中的TET2基因被成功敲除,T细胞活力和功能并未受到影响。流式细胞技术,CCK-8以及台盼蓝细胞活率检测结果显示缺失Tet2蛋白后,T细胞的增殖速率明显快于野生型T细胞。该研究为非病毒载体替代传统的慢病毒载体构建携带嵌合抗原T细胞奠定了基础,具有制备周期短,安全性高的特点。同时TET2缺失促进了CAR-T细胞的增殖,使其能够引发有效的抗肿瘤反应,为CAR-T细胞免疫治疗提供了新的思路。     

DNA羟甲基化酶TET2突变对其功能的影响

DNA羟甲基化是继DNA甲基化之后发现的又一重要的表观遗传修饰,在基因的表达调控、染色体重塑等方面有着重要功能。TET2(ten-eleven-translocation 2,TET2)基因作为调控DNA羟甲基化形成的TET家族蛋白的成员之一,能够催化5甲基胞嘧啶(5-methyl-cytosine,5m C)形成5羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethyl-cytosine,5hm C),在表观遗传学中具有重要的地位。近年来,在骨髓增生性肿瘤(myeloproliferative neoplasms,MPN)、系统性肥大细胞增生症(systemic mastocytosis,SM)、慢性骨髓单核细胞性白血病(chronic myelomonocytic leukemia,CMML)和骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndrome,MDS)等疾病中均发现了TET2的突变,并影响了5m C和5hm C含量的变化。对TET2突变的研究仍是一个很新颖的课题,TET2在不同疾病中突变的位置和类型以及对其功能的影响尚处于探索研究之中。本文对各类疾病中发现的TET2突变及其功能的影响进行了综述,深入阐述了TET2的突变对拓展DNA去甲基化和寻找疾病新靶标具有的潜在应用价值。     

TET酶的生物学功能及相关机制的研究进展

DNA甲基化（DNA methylation）及去甲基化属于常见的表观遗传修饰,可介导多种生理和病理过程。DNA甲基化及去甲基化修饰参与基因的表达调控,且二者的动态平衡可以维持遗传表达稳定性。DNA甲基转移酶（DNA methyltransferase,DNMT）主要包括DNMT1、DNMT3A、DNMT3B、DNMT3L,DNA去甲基化酶（DNA demethylase）主要指10-11易位蛋白（ten-eleven-translocation protein,TET）家族,包括TET1、TET2、TET3,是调节DNA甲基化和去甲基化的重要酶类。TET酶是目前发现的调节DNA去甲基化（DNA demethylation）过程中最重要的酶。综述了TET酶在DNA去甲基化修饰中的作用机制,探讨了DNA去甲基化酶在生长发育和疾病中的关键作用,以期为今后表观遗传学的相关研究提供新思路。     

科学家揭示细菌耐药性产生分子机制

正2016年4月21日,国际顶级学术期刊Cell子刊Molecular Cell以长文在线发表了生物动态光学成像中心谢晓亮、白凡课题组的研究成果。在题为"Enhanced Efflux Activity Facilitates Drug Tolerance in Dormant Bacterial Cells"的研究论文中,研究人员通过综合应用单分子荧光成像技术和高通量基因测序手     

肾癌预后监测和靶向治疗的新型表观标记物:5-羟甲基胞嘧啶

正近日,中国科学院北京基因组研究所慈维敏课题组、刘江课题组和北京大学第一医院周利群课题组合作,深入探讨了5m C(5-甲基胞嘧啶)和5hm C(5-羟甲基胞嘧啶)在透明肾细胞癌中的重编程变化模式和规律,发现5hm C是肾癌潜在的预后标志物,同时5hm C在肾癌发生过程中可能的驱动作用及其分子机制,寻找到一种潜在的肿瘤治疗新策略.该研究于2015年12月18日在线发表在Cell Research上[1].北京基因组研究所陈科、张靖和第一医院博士生郭中强为该论文的共同第一作者.