沉默Dnmt1基因表达诱导大白鼠骨髓间充质干细胞向心肌样细胞分化

骨髓间充质干细胞(MSCs)具有向心肌样细胞分化的潜能.本室前期研究发现,MSCs在体外经DNA甲基转移酶(Dnmt)抑制剂5-氮胞苷诱导可分化为心肌样细胞.本研究证明,沉默DNA甲基化转移酶1（Dnmt1）基因表达,可诱导大鼠MSCs向心肌样细胞分化.本文采用表达Dnmt1 siRNA 慢病毒感染MSCs,沉默Dnmt1表达.DNA甲基化分析显示,随着沉默Dnmt1时间延长（7-28 d）,Gata-4基因上游DNA调控序列的CpG甲基化水平明显降低,而Gata-4 mRNA的转录水平明显上调,说明敲减Dnmt1表达导致Gata-4基因激活.蛋白质印迹和/或免疫细胞化学揭示,与对照组比较,心肌相关基因MHC 和cTnT表达上调, 而骨髓干细胞标志物CD90和CD29随转染时间延长表达下调.同时,实时定量PCR显示,心肌早期发育调控基因Nkx2.5 mRNA水平与Gata-4 mRNA相同,随表达Dnmt1 siRNA的慢病毒感染而上调.上述结果提示,敲减Dnmt1可降低心肌发育调控基因Gata-4启动子CpG岛的甲基化水平,上调Gata-4基因的表达,诱导骨髓间充质干细胞向心肌样分化.     

沉默Dnmt1基因表达诱导大鼠骨髓间充质干细胞向心肌样细胞分化

骨髓间充质干细胞(MSCs)具有向心肌样细胞分化的潜能.本室前期研究发现,MSCs在体外经DNA甲基转移酶(Dnmt)抑制剂5-氮胞苷诱导可分化为心肌样细胞.本研究证明,沉默DNA甲基化转移酶1(Dnmt1)基因表达,可诱导大鼠MSCs向心肌样细胞分化.本文采用表达Dnmt1 siRNA慢病毒感染MSCs,沉默Dnmt1表达.DNA甲基化分析显示,随着沉默Dnmt1时间延长(7-28 d),Gata-4基因上游DNA调控序列的Cp G甲基化水平明显降低,而Gata-4 mRNA的转录水平明显上调,说明敲减Dnmt1表达导致Gata-4基因激活.蛋白质印迹和/或免疫细胞化学揭示,与对照组比较,心肌相关基因MHC和c Tn T表达上调,而骨髓干细胞标志物CD90和CD29随转染时间延长表达下调.同时,实时定量PCR显示,心肌早期发育调控基因Nkx2.5 mRNA水平与Gata-4 mRNA相同,随表达Dnmt1 siRNA的慢病毒感染而上调.上述结果提示,敲减Dnmt1可降低心肌发育调控基因Gata-4启动子Cp G岛的甲基化水平,上调Gata-4基因的表达,诱导骨髓间充质干细胞向心肌样分化.     

哺乳动物精原干细胞自我更新调控的研究进展

精原干细胞（spermatogonial stem cells,SSCs）具有自我更新和分化的功能,这两种功能的平衡协调不仅能维持其自身数量的稳定,还能满足雄性动物精子生成的需要。近几年,由于细胞培养技术、基因工程技术、生殖细胞移植技术的建立和完善,使SSCs自我更新调控机制的研究取得了许多突破,主要体现在蛋白调控因子和微小RNA分子以及DNA甲基化新作用的发现等方面。该文将着重围绕调控SSCs自我更新的外源性细胞因子和内源性转录因子等蛋白因子进行综述,以期为哺乳动物SSCs的深入研究提供借鉴。     

哺乳动物精原干细胞的分子标记及调控

精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)是一群生活在睾丸特殊微环境中并能自我更新和具有多向分化潜能的细胞,是精子发生的基础。近年来,通过对SSCs表面的α6-和β1-整合素、CD9、GFRA1等主要标记分子,以及对GDNF、Plzf、泛素、LIF等决定SSCs自我更新和分化的多种细胞因子和基因的研究发现,目前在SSCs的分离、鉴定和生物学特性方面已获得新的成果。本文简述了目前哺乳动物SSCs主要的标记分子及自我更新与分化的调控机理,以期为该领域及其他干细胞研究提供一定的借鉴。     

DNA甲基转移酶

DNA甲基化在基因调节和动物发育中起着重要作用。负责DNA甲基化作用的酶尔为DNA甲基转移酶（Dnmts）。到目前为止,在哺乳动物细胞中已经鉴定了三种DNA甲基转移酶基因家族,即Dnmt1、Dnmt2和Dnmt3。鉴定和研究DNA甲基转移酶对阐明DNA甲基化机制起着关键的作用。     

DNA甲基转移酶分类、功能及其研究进展

DNA甲基化是一种在原核和真核生物基因组中常见的复制后修饰,参与体内多种重要生理过程,主要包括:调节基因表达,基因印记,维持染色体完整性以及X-染色体灭活等.依据结构和功能的不同,哺乳动物中DNA甲基转移酶(Dnmts)主要分为两大类:DNA甲基化维持酶Dnmtl以及DNA从头甲基化酶Dnmt3a、,Dnmt3b和Dnmt3L等.此外,Dnmt2也具有弱的DNA甲基转移酶活性,近年来发现它可以甲基化tRNAAsp反密码子环处38C.这些Dnmts对于哺乳动物的生长发育是十分重要的,它们的功能异常将导致胚胎发育障碍,癌症等多种疾病.因此,Dnmts可能成为一个重要的分子靶标,在疾病的治疗和预防中发挥重要作用.文章就Dnmts的分类、功能以及研究进展进行综述.     

MPTP诱导的帕金森病小鼠模型黑质脑组织DNA甲基化研究

为研究DNA甲基化在帕金森病发病机制中的作用,本研究用环境毒素1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)连续腹腔给药诱导小鼠帕金森病(Parkison's disease,PD)模型,应用ELISA检测小鼠黑质脑组织总体甲基化水平,应用实时荧光定量PCR方法检测DNA甲基转移酶表达水平,探讨MPTP诱导的小鼠PD模型黑质部位是否存在DNA甲基化异常.进一步应用甲基化DNA免疫共沉淀结合DNA甲基化芯片方法,构建MPTP诱导的小鼠PD模型黑质脑组织DNA甲基化谱,并寻找DNA甲基化修饰异常的PD相关基因对其进行验证.结果表明,模型组小鼠黑质脑组织DNA总体甲基化水平较对照组显著降低,Dnmt1的表达水平显著增高.利用DNA甲基化芯片在全基因组内筛选出甲基化差异修饰位点共48个,涉及44个基因,这些甲基化差异基因参与信号转导、分子转运、转录调控、发育、细胞分化、凋亡调控、氧化应激、蛋白质降解等生物学过程.在甲基化差异修饰基因中,对Uchl1基因及Arih2基因进行了甲基化水平以及表达水平的验证.结果表明,模型组小鼠黑质脑组织Uchl1启动子区域甲基化水平较对照组增高,m RNA及蛋白质表达水平降低,Arih2启动子区域甲基化水平较对照组降低,m RNA及蛋白质表达水平增高.实验结果进一步证实,DNA甲基化修饰异常在帕金森病发病机制中有重要作用,环境因素(如MPTP)可以通过改变DNA甲基化修饰参与帕金森病的发生发展.     

不同培养条件对鸡胚胎生殖细胞Oct4启动子DNA甲基化的影响

旨在在体外通过胚胎生殖细胞(EGC)和细胞外基质共同构建一个EGC的小生境(niche)模型,通过比较Oct4DNA甲基化的变化,研究niche中特有的表观遗传效应对胚胎生殖细胞自我更新的影响.构建EGC细胞标准培养方案(对照组)和改良培养方案(试验组),采用甲基化特异性PCR( MS-PCR)技术、RT-PCR技术,对比分析两种培养方案中Oct4启动子的甲基化状态,判断基因表达与其CpG岛甲基化的关系,分析DNA甲基化模式与EGC细胞自我更新的关系.结果显示,试验组可扩增出Oct4的非甲基化扩增产物,而对照组为其甲基化扩增产物,试验组Oct4表达水平明显高于对照组.试验组EGC生长状态明显好于对照组.试验表明,在改良培养条件下,Oct4基因启动子DNA甲基化程度较低,且与基因表达水平呈负相关,更有利于维持胚胎生殖细胞的自我更新状态.     

RBFOX2缺失抑制雄性小鼠的减数分裂起始

减数分裂起始是配子发生的关键步骤。目前人们已经发现了一些减数分裂起始所必需的基因,但是对于该过程的调控基因及其作用机制还知之甚少。本实验室先前建立了精原干细胞（spermatogonial stem cells,SSCs）体外培养以及体外诱导减数分裂起始的技术体系,为更好地探究减数分裂起始调控基因及作用机理提供了良好的条件。实验室前期研究发现RNA结合蛋白RBFOX2可能调控减数分裂起始,然而RBFOX2在生殖细胞的减数分裂起始过程中的功能及作用机制还需深入研究。本研究利用慢病毒介导的转基因技术产生了RBFOX2敲降的精原干细胞系;发现RBFOX2敲降后,精原干细胞的自我更新、增殖以及分化未发生显著变化,但是减数分裂无法启动,分化型精原细胞发生明显凋亡。这一结果进一步显示了RNA结合蛋白在雄性动物减数分裂起始中的重要功能。     

表观遗传修饰与干细胞分化调控

干细胞具有自我更新和多种分化潜能的特性。干细胞向分化细胞的转变涉及到基因表达模式的改变,与自我更新有关的基因关闭．与细胞特化有关的基因激活。表观遗传调控机制,包括DNA甲基化、组蛋白修饰和微RNA（microRNA）介导的基因调控,在多个层面上控制发育过程中基因表达。近年研究表明,动态的表观遗传调控机制在干细胞自我更新和分化中起关键作用。     

干细胞中的DNA甲基化

DNA甲基化是表观遗传机制中一种重要的调控方式,它通过调控基因的表达影响一系列的生物学过程。干细胞作为具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的细胞群体,其分化和再生过程必然受到精确的表观调控。DNA甲基化在干细胞的维持、分化调控等方面都发挥着重要作用。现对胚胎干细胞、多能干细胞以及成体干细胞中DNA甲基化及羟甲基化的最新研究进展进行简要综述,回顾并展望DNA甲基化在干细胞中的潜在生物学功能及调控机制,同时为未来在临床诊断治疗及药物研发等方面提供一定的参考。     

精原干细胞自我更新和分化的调控

精原干细胞（spermatogonial stem cells,SSCs）是体内自然状态下惟一能将遗传信息传至子代的成体干细胞,它们能通过维持自我更新和分化的稳定从而保证雄性生命过程中精子发生的持续进行。了解SSCs自我更新和分化的调节机制有助于阐明精子发生机理,并为探究其他组织中成体干细胞增殖分化的调节机制提供依据。然而目前对于SSCs自我更新和分化的调控机制所知甚少。SSCs的更新与分化遵循特定模式,受以睾丸支持细胞为主要成分的微环境及各种内分泌因素如胶质细胞源神经营养因子（GDNF）、维生素、Ets转录因子ERM/Etv5等的调控。本文评述了SSCs更新与分化的模式以及上述因素对其更新、分化的调控,探讨了其中可能涉及的信号通路,以期为本领域及其他成体干细胞相关研究提供借鉴。     

5-Aza-dC在mES细胞向生殖细胞分化中的DNA甲基化调控机制

目的: 探讨小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells, mESCs)向生殖细胞(Embryonic germ cells,EG)分化过程中5-杂氮-2'-脱氧胞苷(5-Aza-2'-deoxycytidine,5-Aza-dC) 对DNA甲基化转移酶Dnmt1和Dnmt3a及生殖细胞特征基因Mvh表达变化的DNA甲基化调控机制。方法:将mES细胞分化形成拟胚体(embryoid bodies, EBs) 作为向生殖细胞分化的启动步骤,采用不同浓度(0.05μmol/L,0.1μmol/L,0.5μmol/L,1μmol/L,3μmol/L)处理EBs,RT-PCR实时荧光定量RT-PCR和Western blot分别检测检测在5-Aza-dC处理前后Dnmt1和Dnmt3a在ES细胞和EBs中的表达,甲基化特异性PCR(MSP)检测原始生殖细胞分化特征基因Mvh启动子甲基化状态。结果: 5-Aza-dC的浓度在0.05 μmol/L~1 μmol/L之间时,EBs保持较高的存活率而EBs的形态明显发生了变化;5-Aza-dC 处理后, Dnmt1和Dnmt3a在EBs中mRNA表达量明显降低,其变化特点与WB结果相一致。MSP和测序结果显示, Mvh启动子区表现为部分甲基化,5-Aza-dC 处理后的4d EBs中Mvh CpG岛有4个CG位点发生突变,而mES细胞中未见突变。结论: EBs经5-Aza-dC处理后,Dnmt1和Dnmt3a的表达明显下调;同时,Mvh启动子发生部分甲基化,有可能启动了向生殖细胞的分化进程。     

昆虫DNA甲基化的研究进展

DNA甲基化是表观遗传学的一个分支学科,因其在调控基因表达和生物体许多生理生化过程具有重要的作用,近年来逐渐受到广泛关注。昆虫由于种类繁多,变态发育和表型复杂,研究DNA甲基化的功能具有重要的意义。昆虫DNA甲基化需要由DNA甲基化转移酶(Dnmts)参与完成,其数量和结构在不同物种中差异较大。大多数昆虫均具有维持DNA甲基化水平的Dnmt1,缺乏行使从头DNA甲基化功能的Dnmt3,Dnmt2(也称为TRDMT1)虽保守存在但其DNA结合的能力极其微弱。昆虫DNA甲基化的总体水平较低,并且呈现不同龄期和组织的时空分布特异性。在昆虫基因组中,以外显子区的DNA甲基化水平最为显著,具有增强基因表达的功能,表现出在序列保守和广泛表达的基因中水平高、在特异表达的基因中水平低的进化特征。目前用于研究昆虫DNA甲基化的方法主要有生物信息学预测和甲基化特异限制性内切酶、甲基化敏感扩增多态性、基因组DNA甲基化测序等实验研究方法。本文就昆虫DNA甲基化转移酶的特性、DNA甲基化的分布与进化及其研究方法进行综述,旨在深入了解昆虫DNA甲基化的研究现状及其重要作用,为促进该研究领域的发展提供新的思路和方法。     

DNA甲基化与脊椎动物胚胎发育

DNA甲基化是指DNA甲基转移酶(DNMT)将DNA序列中的5′胞嘧啶转变为5′甲基胞嘧啶的化学修饰, 可以调控基因的时空特异性表达, 从而影响细胞命运决定和分化等生物学过程。近年来研究发现, DNA甲基化在脊椎动物胚胎早期发育中有重要作用, Dnmt基因的缺失会影响胚胎早期发育和多个器官的形成及分化, 如胚胎早期致死、内脏器官和神经系统终末分化缺陷以及血液发生紊乱等。文章总结了DNA甲基化转移酶在小鼠和斑马鱼发育过程中的动态变化, 并系统阐述了DNA甲基化在胚胎早期发育和器官发生中的作用, 重点揭示DNA 甲基化转移酶与组蛋白甲基化转移酶如何协同调控DNA甲基化从而影响基因转录的分子机理。DNA甲基化作为一种关键的表观遗传学因素, 全面系统地理解其在胚胎发育过程中的作用机制对靶向治疗人类相关疾病有一定的理论指导意义。     

睾丸支持细胞对精原干细胞发育的调节

精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)是位于睾丸曲精小管基膜上既能自我更新,又能定向分化的一类原始精原细胞.鉴于其独具的生物学特性,SSCs研究在干细胞生物学、医学、畜牧业等领域均具有重要意义,但目前有关其更新、分化的调控机制仍不清楚.干细胞的发育受其外部特定发育环境及其内在因素的综合调控.最近以睾丸支持细胞为主要结构组分的发育环境对SSCs行为的调控研究备受关注且取得快速进展.综合相关报道,主要就哺乳动物睾丸支持细胞对SSCs更新、分化的调节进行了评述,以期为本领域及其他干细胞研究提供借鉴.     

骨髓间充质干细胞分化过程中表观遗传调控机制的研究进展

骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMMSCs)具有自我更新的能力和多向分化潜能,在体外可被诱导分化成多种细胞类型,在骨及软骨组织修复中具有重要的临床应用价值。为研发有效促进BMMSCs定向分化的药物,将BMMSCs更合理安全地应用于临床,有必要阐明表观遗传在BMMSCs分化过程中的调控机制。由于BMMSCs的异常分化可导致疾病的发生,其分化调控机制一直是研究的热点。表观遗传调控,如DNA甲基化、组蛋白乙酰化、组蛋白甲基化及非编码RNA等,对决定BMMSCs分化方向至关重要。阐明表观遗传在BMMSCs分化过程中的调控机制,将有助于研发有效促进BMMSCs定向分化的药物,更合理安全地将BMMSCs应用于临床。就BMMSCs分化中的主要表观遗传调控机制的最新研究进展做一综述,并进行了总结。     

骨髓间充质干细胞分化过程中表观遗传调控机制的研究进展北大核心CSCD

骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMMSCs)具有自我更新的能力和多向分化潜能,在体外可被诱导分化成多种细胞类型,在骨及软骨组织修复中具有重要的临床应用价值。为研发有效促进BMMSCs定向分化的药物,将BMMSCs更合理安全地应用于临床,有必要阐明表观遗传在BMMSCs分化过程中的调控机制。由于BMMSCs的异常分化可导致疾病的发生,其分化调控机制一直是研究的热点。表观遗传调控,如DNA甲基化、组蛋白乙酰化、组蛋白甲基化及非编码RNA等,对决定BMMSCs分化方向至关重要。阐明表观遗传在BMMSCs分化过程中的调控机制,将有助于研发有效促进BMMSCs定向分化的药物,更合理安全地将BMMSCs应用于临床。就BMMSCs分化中的主要表观遗传调控机制的最新研究进展做一综述,并进行了总结。     

哺乳动物精原干细胞体外分离培养研究进展

精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)作为成体干细胞的一种,具有高度自我更新和分化潜能。近几年研究发现,SSCs的体外培养是表观遗传基础研究、精子发生机制深入探索以及治疗雄性不育的基础条件。本文根据国内外SSCs相关研究,对哺乳动物SSCs的生物学特性、体外分离培养和鉴定等作一综述,以期为哺乳动物SSCs和其他干细胞的长期体外培养以及建系提供一定的借鉴。     

DNA甲基化在中枢神经系统发育中的研究进展

DNA甲基化是最早被发现的表观遗传修饰之一。近年来,大量的研究显示DNA甲基化在中枢神经系统(CNS)发育中发挥了重要作用。不同种类的DNA甲基转移酶(Dnmt)和DNA甲基结合蛋白(MBD)在CNS发育的不同阶段发挥不同的作用。DNA甲基化促进神经干细胞向神经元方向分化,抑制其向胶质细胞分化。Dnmt和MBD主要在神经元中表达,而在胶质细胞不表达或表达较少。DNA甲基化调节神经发生和突触的形成,参与学习记忆。星型胶质细胞的标志物GFAP去甲基化促进早期神经上皮分化为星型胶质细胞。少突胶质细胞相关基因MAG和Sox10等也受甲基化的调节。本文主要从以上方面综述了DNA甲基化在中枢神经系统发育中的作用。