八肋游仆虫大核基因组中组蛋白基因 H4A和H4B的克隆及分析

组蛋白作为核小体的基本组分,是染色质的结构和功能必需的。组蛋白的变体和修饰共同参与染色质修饰及基因的表达调控。真核生物细胞中的5种组蛋白在进化中高度保守,然而纤毛虫的组蛋白H4与其他真核生物相比有较大的差异。本实验应用PCR技术从八肋游仆虫(Euplotes octocarinatus)中获得了2种组蛋白H4基因,分别为H4A和H4B,GenBank登录号为:JN715068和JN715069。序列分析表明,H4A基因开放阅读框324 bp,预测编码107个氨基酸,分子量为11.6 ku,等电点为10.99。而H4B基因编码框384 bp,编码127个氨基酸,分子量为14.4 ku,等电点为9.93。Blast结果显示,H4A序列与其他生物中H4的一致性相对较高,达81%～94%,而H4B的一致性为36%～70%。H4A和H4B的一致性仅为44.7%。实时荧光定量PCR表明,H4A的转录本高于H4B。结果提示:在进化过程中八肋游仆虫可能进化出特殊的组蛋白H4基因,不同的组蛋白H4可能发挥不同的功能。     

着丝点蛋白A在有丝分裂染色体分离中的作用

有丝分裂是细胞生长和发育的重要过程,染色体的准确分离是其中最为关键的事件之一。着丝点蛋白A(centromere protein A,CENP-A)是一种组蛋白H3的变体,通过和H2A、H2B和H4形成特殊核小体而成为染色体分离的基础。多种辅助因子(如人的Holliday交叉识别蛋白等)与CENP-A形成复合物协同作用保证了有丝分裂的顺利完成。这些进展大大拓宽了人们对染色体分离机制的理解。     

水稻H3.2型组蛋白基因RH3.2A的克隆与盐胁迫下的表达分析

组蛋白H3与其他类型的组蛋白分子H2A,H2B,H4共同构成了真核生物核小体的八聚体核心。研究发现组蛋白H3的多种翻译修饰,如甲基化、乙酰化、磷酸化等在调控基因转录过程种发挥了重要的作用。本研究从盐胁迫处理的水稻幼苗组织中分离了一个新的水稻组蛋白H3基因RH3．2A,编码具有136个氨基酸残基的多肽,与多种植物的组蛋白H3蛋白具有高度的氨基酸一致性。多序列比较发现,除了基因结构差异之外,还有3个位置的氨基酸残基（32、88、91）在H3．1与H3．2型组蛋白H3中存在差异。研究了RH3．2A基因在高盐和ABA胁迫下的表达,结果发现在水稻根部RH3．2A基因受高盐的强烈诱导,而在叶片RH3．2A基因的表达则不受高盐诱导,此外RH3．2A基因也受外源ABA的诱导,结合启动子分析的结果,我们认为RH3．2A基因可能参与了依赖于ABA的高盐胁迫应答反应。文章讨论了植物组蛋白H3基因在高盐胁迫应答反应中可能的作用。     

致病疫霉组蛋白H2A变异体序列与表达

在真核生物中,DNA缠绕在组蛋白上形成核小体,一个组蛋白分子包括H2A、H2B、H3和H4各2个核心组蛋白亚基。在这4种核心组蛋白中,H2A富含多样化,且在细胞的生物途径中起重要作用的变异体,因此,H2A家族一直是研究热点。致病疫霉是重要的病原菌也是研究卵菌的模式物种之一,目前关于卵菌表观遗传的研究还未见报道。本研究针对致病疫霉组蛋白H2A变异体,利用基因组信息和基因芯片数据,通过序列比对、系统发育分析以及基因表达水平检测,发现在致病疫霉基因组中存在组蛋白H2A变异体H2A.X.1、H2A.X.2和H2A.Z,它们在不同生长发育阶段和侵染过程呈现特异的表达谱。研究结果为进一步研究致病疫霉表观遗传机制奠定了基础。     

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。     

组蛋白乙酰化/去乙酰化在真核基因转录调控中的作用

真核生物中 ,染色质的基本单位是核小体。核小体由H2 A ,H2 B ,H3 ,H4构成的核心组蛋白八聚体及缠绕于其上的DNA构成。最近的研究结果表明 ,核心组蛋白的乙酰化 去乙酰化过程是调控基因活性的一个关键步骤[1] 。而含有组蛋白去乙酰化酶活性的分子有两类 :一类是与酵母RPD3同源的分子 ,另一类是与RPD3不同源的分子。它们各有其不同的来源 ,存在于各自的复合物中 ,催化不完全相同的组蛋白或其他蛋白质去乙酰化 ;这些去乙酰化酶与基因转录的调控存在着密切的关系 ,主要是介导基因转录的抑制。     

组蛋白变异体H2A.Z的研究进展

H2A.Z是组蛋白H2A的变异体之一,是高度保守的组蛋白变异体,参与保护常染色体,防止形成异染色质;并且与转录调节、抗沉默、沉默和基因组稳定性有关。组蛋白变异体H2A.Z可能与染色体形成独立的结构域,从而调节染色质结构功能。但是,H2A.Z对染色体结构功能的作用机制还不是很清楚。组蛋白变异体H2A.Z和它的表观遗传修饰对染色体动态结构和功能起重要的作用。该文将对组蛋白变异体H2A.Z进行综述。     

组蛋白酵母双杂交诱饵载体的构建及其自激活作用检测

目的:构建组蛋白 H2A、H2B、H3、H4的酵母双杂交诱饵载体,检测其在酵母细胞中的表达和自激活活性,为应用酵母双杂交系统筛选与组蛋白相互作用的蛋白奠定基础.方法:扩增 H2A、H2B、H3、H4蛋白基编码区 cDNA序列,克隆至酵母表达载体 pGBK-T7中,再将其转化至酵母细胞 AH109中,提取酵母总蛋白,检测各种组蛋白的表达,并检测表达的组蛋白在酵母细胞中对报告基有无自激活作用.结果:将 H2A、H2B、H3、H4基的 cDNA 克隆至酵母表达载体 pGBK-T7中,其中组蛋白 H4得到正确表达,且对报告基 LacZ、HIS3、Ade 无激活作用.结论:可以利用酵母双杂交系统筛选与 H4相互作用的蛋白质.     

H2A-H2B类型组蛋白及其伴侣蛋白的研究进展

染色质是真核细胞中遗传物质DNA的载体,染色质结构动态变化与DNA复制、转录、重组、修复等重要生物学事件密切相关.组蛋白是染色质结构的基本组成元件之一,组蛋白变体和组蛋白修饰是两类基本的染色质结构调控因子.在构成核小体的四种核心组蛋白(H2A、H2B、H3、H4)当中,H2A拥有最多的变体类型并在染色质结构调控中发挥重要作用.H2A组蛋白伴侣对H2A组蛋白及其变体的特异识别对于后者的折叠、修饰、传递、转运、组装、移除等生物学功能至关重要.本文着重探讨了组蛋白伴侣特异识别H2A组蛋白的分子机理,二者调控染色质结构的作用机制以及相应的生物学意义.     

核心组蛋白的融合表达和纯化

目的:克隆核心组蛋白H2A、H2B、H3和H4的基因,表达并纯化组蛋白与谷胱甘肽S-转移酶(GST)的融合蛋白。方法:用PCR方法从乳腺文库中扩增核心组蛋白H2A、H2B、H3和H4的编码序列,分别将其以正确相位与pGEX-KG载体中的GST编码序列融合,得到重组质粒pGST-H2A、pGST-H2B、pGST-H3和pGST-H4,分别转化大肠杆菌BL21,表达融合蛋白GST-H2A、GST-H2B、GST-H3和GST-H4;用谷胱甘肽-Sepharose 4B亲和纯化融合蛋白;用Western印迹检测融合蛋白的表达及纯化。结果:分别构建了核心组蛋白H2A、H2B、H3和H4的融合表达载体;Western印迹检测表明,融合蛋白GST-H2A、GST-H2B、GST-H3和GST-H4获得表达及纯化。结论:表达并纯化了H2A、H2B、H3和H4的融合蛋白,为进一步研究核心组蛋白的功能奠定了基础。     

综述: H2A-H2B类型组蛋白及其伴侣蛋白的研究进展

染色质是真核细胞中遗传物质DNA的载体,染色质结构动态变化与DNA复制、转录、重组、修复等重要生物学事件密切相关.组蛋白是染色质结构的基本组成元件之一,组蛋白变体和组蛋白修饰是两类基本的染色质结构调控因子.在构成核小体的四种核心组蛋白(H2A、H2B、H3、H4)当中,H2A拥有最多的变体类型并在染色质结构调控中发挥重要作用.H2A组蛋白伴侣对H2A组蛋白及其变体的特异识别对于后者的折叠、修饰、传递、转运、组装、移除等生物学功能至关重要.本文着重探讨了组蛋白伴侣特异识别H2A组蛋白的分子机理,二者调控染色质结构的作用机制以及相应的生物学意义.     

盐离子作用下组蛋白变体H2A.Z增强核小体结构的稳定性

真核生物染色质的基本结构组成单元是核小体,基因组DNA被压缩在染色质中,核小体的存在通常会抑制转录、复制、修复和重组等发生在DNA模板上的生物学过程。组蛋白变体H2A.Z可以调控染色质结构进而影响基因的转录过程,但其详细的调控机制仍未研究清楚。为了比较含有组蛋白变体H2A.Z的核小体和常规核小体在盐离子作用下的稳定性差异,本文采用Förster共振能量转移的方法检测氯化钠、氯化钾、氯化锰、氯化钙、氯化镁等离子对核小体的解聚影响。实验对Widom 601 DNA序列进行双荧光Cy3和Cy5标记,通过荧光信号值的变化来反映核小体的解聚变化。Förster共振能量转移检测结果显示:在氯化钠、氯化钾、氯化锰、氯化钙和氯化镁作用下,含有组蛋白变体H2A.Z的核小体解聚速度相比于常规核小体要慢,且氯化钙、氯化锰和氯化镁的影响更明显。电泳分析结果表明,在75℃条件下含有组蛋白变体H2A.Z的核小体的解聚速率明显低于常规核小体。采用荧光热漂移检测(fluorescence thermal shift analysis , FTS)进一步分析含有组蛋白变体H2A.Z核小体的稳定性,发现两类核小体的荧光信号均呈现2个明显的增长期,含有组蛋白变体H2A.Z核小体的第1个荧光信号增速期所对应的温度明显高于常规核小体,表明核小体中H2A.Z/H2B二聚体的解聚变性温度要高于常规的H2A/H2B二聚体,含有组蛋白变体H2A.Z核小体的热稳定性高。研究结果均表明,含有组蛋白变体H2A.Z的核小体的结构比常规核小体的结构稳定。     

一种从酵母细胞中提取组蛋白的方法

为了制备体外酵母DNA序列组装核小体所需的组蛋白,利用酸抽提方法从未经饥饿处理和经过不同时间饥饿处理的酿酒酵母细胞中分离组蛋白,经SDS-PAGE电泳分析和Bradford法测定蛋白浓度,发现抽提物中含有组蛋白H1、H2A、H2B、H3和H4,电泳条带位置正确、纯度较高,正常细胞的抽提物中蛋白总量达到158 μg/mL.试验结果表明该方法可以提取出较高质量的酿酒酵母组蛋白.     

前环藻(Amphidinium carterae)(涡鞭毛虫)染色质碱性蛋白的研究

本研究用甲醇固定、细胞匀浆、0.3NHCl抽提及丙酮沉降的四步法提取了属于典型涡鞭毛虫类的前环藻(Amphidinium carterae)之染色质碱性蛋白及作为对照的小牛胸腺组蛋白,并以酸尿素系统的聚丙烯酰胺凝胶电泳,对所提取的蛋白作了对比检查。结果小牛胸腺的总组蛋白被分离成H1、H3、H2A、H2B及H4五条电泳带;前环藻的蛋白样品在组蛋白电泳区唯一出现了一条电泳带,其电泳迁移率相当于小牛胸腺组蛋白H4。根据本结果和另外一些作者对其他一些涡鞭毛虫类的生化和细胞化学研究的结果,表明以往主要根据经典的细胞化学研究之结果而认为涡鞭毛虫类的细胞核或染色体不含组蛋白或碱性蛋白作为其一重要特征,是并不全面和可靠的。包括本研究在内的几个生化研究结果也暗示了涡鞭毛虫类的染色质主要含一种电泳迁移率类似于组蛋白H4的碱性蛋白可能是一普遍现象。     

细胞分裂过程中的组蛋白H3磷酸化

组蛋白是染色质中主要的蛋白质组分,经过复杂的翻译后修饰,主要包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化和ADP-核糖基化后,会改变染色质的结构及功能特性。组蛋白H3的磷酸化是高度保守的,发生在有丝分裂和减数分裂中特定的时期和染色体部位。在真核生物的不同物种中,组蛋白的磷酸化在染色体上的分布和起始时期是不同的,但常在中期磷酸化水平达到最高。在有丝分裂或减数分裂将结束的时候,H3普遍发生去磷酸化现象。不同组蛋白的共价修饰有不同的表观遗传学效应。     

酿酒酵母核小体定位理论模型的体外实验验证

核小体定位对真核生物基因表达调控发挥着重要作用。前期基于核小体核心及连接区域的k-mer频次分布偏好性,构建了位置权重矩阵算法,并在酿酒酵母基因组内较好地预测了核小体占据率。利用该理论模型,以1 bp碱基为步长、147 bp碱基为窗口,用该算法计算了酵母1号、3号、14号染色体上核小体形成能力强、中、弱各3条长度为147 bp的DNA序列,将这些片段克隆到重组质粒中,大量扩增回收9条标记biotin分子的目的序列。同时分别表达纯化了组蛋白H2A、H2B、H3和H4,复性后装配形成组蛋白八聚体结构。利用盐透析方法将9条DNA序列在体外组装形成核小体结构,经biotin标记检测后计算了反应过程的吉布斯自由能,对比了9条目的序列形成核小体的亲和力大小。研究发现,9条序列中有5条序列与理论预测完全符合,4条序列与理论预测不完全一致。实验结果与该算法预测的核小体定位结果基本一致,表明该理论模型能够有效预测酿酒酵母基因组核小体占据水平。     

~(60)Co-γ辐照对中国仓鼠卵巢成纤维细胞DNA和组蛋白合成的影响

本文介绍了~(60)Co-γ辐照对同步的和非同步的CHO细胞的DNA合成和组蛋白合成关系的影响的研究,用~3H-胸腺嘧啶核苷和~(14)C-丙氨酸双标记,未经辐照的和经4Gy～60Gy ~(60)Co-γ辐照的CHO细胞,通过~3H和~(14)C的参入来估价DNA和组蛋白的合成,并用聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定辐照前后组蛋白各组分的变化情况,实验表明: 1)、在4～60Gy剂量范内,无论是同步的还是非同步的CHO细胞其DNA合成和组蛋白合成都受到不同程度的抑制。2)、在辐照后1—3小时,DNA合成和组蛋白合成都受到不同程度的抑制,但辐照后4小时,DNA合成被进一步抑制而组蛋白的合成却逐渐恢复正常,到辐照后48小时组蛋白的合成几乎接近对照水平。3)、16Gy ~(60)Co-γ辐照后8小时,非同步的CHO细胞的DNA合成被抑制的情况比G_1期CHO细胞更为严重。4)、16Gy ~(60)Co-γ辐照S期细胞,在辐照后1—24小时中DNA合成被明显抑制的同时,组蛋白的合成也受到相应的抑制。5)、从未经辐照的和经6、16和60Gy~(60)Co-γ辐照的CHO细胞分别提取全组蛋白,进行聚丙烯酰胺凝胶电泳,从电泳图谱的变化清楚地看到组蛋白H_1和H_3受辐照影响大于组蛋白H_4和H_(2B)+H_(2A),因此我们推测DNA合成和组蛋白H_1和H_3的关系较之组蛋白H_4和H_(2A)+H_(2B)更为密切。     

着丝粒核小体结构研究进展

着丝粒是构成真核生物染色体的必需元件。在细胞有丝分裂或减数分裂时,微管通过动粒与染色体着丝粒连接,参与细胞分裂的染色体分离与分配过程,使染色体平均分配到子细胞中。构成着丝粒的基本单位是着丝粒特异的核小体,与常规核小体不同的是着丝粒核小体中的组蛋白H3被其变种——着丝粒组蛋白H3所替换。最近几年,着丝粒核小体的结构成为细胞生物学研究的热点之一。该文综述了最近在多种真核生物研究中,通过体外和体内实验,提出的着丝粒核小体结构的八聚体、六聚体、同型四聚体以及半八聚体模型,并对着丝粒核小体结构的动态模型与功能的关系进行了探讨。     

基于DNA弯曲度的H2A.Z核小体定位与修饰研究

在真核生物染色质中,H2A.Z是高度保守的组蛋白变异体,与转录调控、基因组的稳定性密切相关。为了探讨组蛋白修饰、DNA弯曲度与H2A.Z核小体定位三者之间的关联,在得到实验所测的相关数据后,利用MINE算法并结合皮尔逊相关系数在酵母全基因组的转录起始位点周围探讨了三者间的线性与非线性关系。其中MIC算法可以定量的得出数据之间关联度大小的值,用于衡量数据之间是否存在着关联,而皮尔逊相关系数则用于检查是否为线性关联。结果除了发现大部分组蛋白修饰种类和核小体定位之间存在着线性关联外,还探测到有两种组蛋白修饰数据(H4ac修饰与GCN4修饰)和核小体定位数据之间存在着以往未发现的非线性关系(大致呈正余弦函数),并从数据的生物背景(组蛋白修饰与核小体位置)上探讨了出现非线性现象的原因。