DNA甲基化及其对植物发育的调控

DNA甲基化属于一种表观遗传修饰,主要发生在CpG双核苷酸序列中的胞嘧啶上,是在DNA甲基转移酶催化下,以S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体,将甲基转移到胞嘧啶上,生成5-甲基胞嘧啶的一种反应。DNA甲基化在植物生长过程中具有极其重要的作用。综述了植物DNA甲基化的特征、调控机制,及其对植物基因表达影响的研究进展。     

DNA甲基化起始的原动力:sidRNAs

正DNA胞嘧啶甲基化(5m C)是一种重要的表观遗传修饰,它对于调控基因表达,沉默转座子和维持基因组的稳定等具有重要作用.相对于动物中DNA的甲基化主要以CG形式存在,植物中DNA的甲基化有3种类型:CG,CHG和CHH(H代表A,T或C)甲基化.这3种类型甲基化修饰的从头建立都必须由     

DNA羟甲基化修饰在消化系统肿瘤中的研究进展

DNA羟甲基化修饰是基因组表观遗传学的重要调控方式,指5-甲基胞嘧啶(5-m C)在TET蛋白家族的催化作用下氧化生成5-羟甲基胞嘧啶(5-hm C),完成DNA胞嘧啶的去甲基化过程。基因组甲基化异常导致了多种肿瘤的发生,羟甲基化修饰作为去甲基化的一种,同样与肿瘤发生密不可分。在消化系统肿瘤发生发展过程中存在5-hm C含量的变化,其原因可能与TET蛋白家族、IDH突变等密切相关,提示DNA羟甲基化修饰参与了消化系统肿瘤的发生发展过程。本文围绕DNA羟甲基化修饰与消化系统肿瘤之间的关系进行综述,旨在为消化系统肿瘤羟甲基化修饰研究提供新方向。     

TET双加氧酶介导的主动去甲基化分子机制及功能研究

DNA甲基化作为一种重要的表观修饰,在基因表达调控及胚胎生长发育等方面起到重要作用。尽管5-甲基胞嘧啶(5mC)是一种稳定的共价修饰,但它在生物体内仍处于一个动态变化的过程,也就是说,它可能会通过某种方式发生去甲基化。而TET蛋白功能的揭示为DNA主动去甲基化提供了一条途径:TET双加氧酶可以将5mC迭代氧化形成5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)、5-醛基胞嘧啶(5fC)和5-羧基胞嘧啶(5caC),再通过DNA糖苷酶TDG介导的碱基切除修复(base excision repair,BER)途径将5mC重新变为未修饰的胞嘧啶。随着人们对TET双加氧酶及主动去甲基化研究的深入,主动去甲基化的生物学功能也被逐渐揭示。现总结了已经揭示的主动去甲基化分子机制和生物学意义,同时,概括了本实验室近些年的研究进展。     

DNA羟甲基化修饰与神经系统疾病

DNA羟甲基化修饰主要是指5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5m C)在10-11易位(ten-eleven translocation,TET)蛋白家族的氧化作用下生成5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hm C)。5hm C不仅能在去甲基化过程中起重要作用,而且还参与了基因的表达调控。5hm C的含量有着高度的组织特异性,且目前在中枢神经系统中也发现了高水平的5hm C。与神经系统疾病相关的基因中存在明显的5hm C水平的改变,暗示着DNA羟甲基化修饰很可能在神经系统疾病的发生与发展过程中起了重要作用。     

5-羟甲基胞嘧啶的研究进展

CpG二核苷酸中胞嘧啶的甲基化形式5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine, 5mC)在哺乳动物中是一种常见的表观遗传修饰, 在基因表达调控、发育调节、基因组印迹等方面发挥重要作用。近3年来研究发现, 除了5mC外, 胞嘧啶碱基的另一种修饰-5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine, 5hmC)在哺乳动物的多种组织中有着丰富的表达, 它可能与5mC有着不同的生物学功能。文章就近年来5hmC的研究进展进行了综述。     

5-羟甲基胞嘧啶的研究进展

CpG二核苷酸中胞嘧啶的甲基化形式5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5mC)在哺乳动物中是一种常见的表观遗传修饰,在基因表达调控、发育调节、基因组印迹等方面发挥重要作用。近3年来研究发现,除了5mC外,胞嘧啶碱基的另一种修饰—5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hmC)在哺乳动物的多种组织中有着丰富的表达,它可能与5mC有着不同的生物学功能。文章就近年来5hmC的研究进展进行了综述。     

真核生物基因组DNA甲基化和去甲基化分析

DNA甲基化是真核生物的重要表观遗传修饰,如胞嘧啶C~5位甲基化5-甲基胞嘧啶(5mC)和腺嘌呤N~6位甲基化6-甲基腺嘌呤(6mA)。DNA 5mC可经Tet双加氧酶催化氧化形成5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)、5-醛甲基胞嘧啶(5fC)和5-羧基胞嘧啶(5caC)。这些氧化产物不仅是去甲基化过程的中间体,而且也可能存在各自特有的表观调控功能。其中,5hmC异常可能和癌症相关,有可能成为疾病诊断的生物标志物。发展可靠、高灵敏和抗干扰能力强的DNA甲基化和去甲基化检测技术和方法至关重要,有助于理解甲基化和去甲基化的分子机制以及提高肿瘤的诊断水平。现针对DNA甲基化和去甲基化检测技术进行简要介绍。     

DNA羟甲基化与表观遗传学调控

表观遗传学中的DNA甲基化与疾病的发生发展密不可分. DNA甲基化中的5-甲基胞嘧啶易发生氧化形成5 羟甲基胞嘧啶.此过程又称为羟甲基化修饰,已成为表观遗传学研究的一种新热点.羟甲基化与10-11易位家族蛋白（ten-eleven translocation,TET）的作用密切相关,它参与了基因的表达调控以及DNA去甲基化过程. 最近的羟甲基化研究主要集中在癌症和精神性疾病.针对日趋增多的相关研究,本文对DNA羟甲基化进行了全景式综述.     

DNA甲基化在植物研究中的应用现状与前景

DNA甲基化是主要发生在CpG双核苷酸序列中胞嘧啶上的一种表面遗传修饰.它以S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体,在DNA甲基酶的催化下,将甲基转移到胞嘧啶上,生成5-甲基胞嘧啶.DNA甲基化在植物的很多生命过程中具有重要的作用.本文就其作用机制、主要研究应用以及未来的前景进行综述,从而为DNA甲基化在植物遗传学中的研究提供理论参考.     

DNA甲基化在植物研究中的应用现状与前景

DNA甲基化是主要发生在CpG双核苷酸序列中的胞嘧啶上的一种表面遗传修饰。它以S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体,在DNA甲基酶的催化下,将甲基转移到胞嘧啶上,生成5-甲基胞嘧啶。DNA甲基化在植物的很多生命过程中具有重要的作用。本文就其作用机制、主要研究应用以及未来的前景进行简单阐述,从而为DNA甲基化在植物遗传学研究中的研究提供理论参考。     

DNA甲基化对牛Igf-2r表达的影响及其在克隆牛发育中的作用

目前认为克隆效率低的主要原因是供体核的不完全重编程导致发育过程中一些重要的基因异常表达。运用DNA甲基化转移酶抑制剂5′-脱氧胞苷(5′-azacytidine,5′-aza)处理MDBK细胞(牛肾上皮细胞),并通过实时荧光定量PCR方法对Igf-2r基因的表达进行了定量分析;在此基础上,应用亚硫酸盐甲基化测序法检测正常牛及克隆牛脑、肺、心、肝组织Igf-2r印迹调控区DMR2(DNA differentially methylated region,DMR)及非印迹调控区3′-UTR(3′-untranslated region,UTR)的DNA甲基化水平。研究发现,5′-aza处理MDBK细胞后,Igf-2r基因的表达上调。正常牛各组织中Igf-2r DMR2区的DNA甲基化程度差异较大,3′-UTR区较稳定;与正常牛相比,克隆牛DMR2区的甲基化程度变化较大,3′-UTR区无显著性变化。结果表明,DNA甲基化修饰影响Igf-2r基因的表达。正常牛不同组织中Igf-2r基因DMR2区的DNA甲基化程度不同,提示Igf-2r基因的印迹调控方式在不同组织中可能不同。克隆牛发育过程中,调控Igf-2r基因印迹的DMR2表观结构被明显改变,而非印迹调控区3′-UTR则无明显变化,提示Igf-2r基因印迹调控区被破坏,很可能是导致克隆牛发育异常的一个重要原因。     

5-甲基胞嘧啶在发育和分化中的作用

自从在小牛胸腺DNA中最早发现5-甲基胞嘧啶(~mC)以来,所有研究过的动物和植物DNA中都发现有这种稀有碱基。~mC并非随机地分布在DNA上,90％以上的~mC出现在CpG二核苷酸处。DNA的甲基化是在DNA复制以后由甲基化酶将S-腺苷甲硫氨酸的甲基转移到胞嘧啶的5位上去而形成。脊椎动物DNA的甲基化模式具有遗传连续性。细菌和噬菌体DNA中,甲基化通常发生在腺嘌呤处,即N~6-甲基腺嘌呤(~mA)。然而在双鞭藻     

哺乳动物DNA甲基化修饰的动态调控机制

DNA甲基化是最主要的表观遗传修饰之一,主要发生在胞嘧啶第五位碳原子上,称为5-甲基胞嘧啶。哺乳动物DNA甲基化由从头DNA甲基转移酶DNMT3A/3B在胚胎发育早期建立。细胞分裂过程中甲基化模式的维持由DNA甲基转移酶DNMT1实现。TET家族蛋白氧化5-甲基胞嘧啶成为5-羟甲基胞嘧啶、5-醛基胞嘧啶和5-羧基胞嘧啶,从而起始DNA的去甲基化过程。这些DNA甲基化修饰酶精确调节DNA甲基化的动态过程,在整个生命发育过程中发挥重要作用,其失调也与多种疾病发生密切相关。本文对近年来DNA甲基化修饰酶的结构与功能研究进行讨论。     

哺乳动物DNA甲基化修饰的动态调控机制

DNA甲基化是生命体最主要的表观遗传修饰之一。哺乳动物DNA甲基化主要发生在胞嘧啶第五位碳原子上,称为5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5m C)。哺乳动物DNA甲基化由从头DNA甲基转移酶DNMT3A/3B在胚胎发育早期建立,甲基化模式的维持由DNA甲基转移酶DNMT1实现。TET家族蛋白氧化5-甲基胞嘧啶起始DNA的去甲基化过程。这些DNA甲基化修饰酶精确调节DNA甲基化的动态过程,在整个生命发育过程中发挥重要作用,其失调也与多种疾病发生密切相关。现结合国内外同行研究进展,介绍课题组近年来对DNA甲基化修饰酶的结构与功能研究。     

DNA主动去甲基化的Science之路

DNA甲基化是一种非常重要的表观遗传调控方式,在基因印迹、X染色体失活、转座子与外源DNA的沉默及组织特异性基因的中发挥着重要的作用。在哺乳动物的配子发生过程及从受精到着床的早期胚胎发育阶段,基因组DNA发生大规模的主动去甲基化。但去甲基化的分子机制一直是表观遗传领域的谜题。2009年,Anjana Rao及其同事发现一种DNA双氧化酶TET蛋白能够将5-甲基胞嘧啶氧化成5-羟甲基胞嘧啶,这为DNA去甲基化的机制研究开拓了新的思路。在此基础上,徐国良实验室展开了深入研究,发现TET蛋白能够进一步将5-羟甲基胞嘧啶氧化成5-羧基胞嘧啶,并发现糖苷酶TDG能够特异性地识别并切除DNA中的5-羧基胞嘧啶,进而启动碱基切除修复途径完成DNA去甲基化,从而提出了氧化作用与碱基切除修复途径协同介导的DNA主动去甲基化机制。     

果蝇DNA甲基化研究进展

DNA甲基化是表观遗传调控的重要机制,但果蝇很久以来被认为是一种缺乏甲基化的模式生物。近年来才证实果蝇基因组中有5′-甲基胞嘧啶残基的存在,其DNA甲基化水平在胚胎发育早期达到最高,总体水平低于脊椎动物及植物。果蝇拥有一个包含dDNMT2和dMBD2/3的简单甲基化修饰系统,其分别与哺乳动物中的DNMT2家族及MBD2/MBD3蛋白高度同源。果蝇DNA甲基化模式和特点可能随果蝇种类不同而不同。文章对果蝇DNA甲基化特点及其功能研究进展进行了综述。     

DNA羟甲基化调控动脉粥样硬化的研究进展

DNA羟甲基化作为一种表观遗传学修饰,对基因的表达调控起到了重要作用。近年来,越来越多的研究发现在心血管疾病中可见5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine, 5hmC)和染色体10/11易位(ten-eleven translocation,TET)家族蛋白的异常改变,提示这些心血管疾病与DNA羟甲基化的调控密切相关。DNA羟甲基化水平与动脉粥样硬化常见的危险因素如衰老、性别、高血压和吸烟存在一定关联,并且和动脉粥样硬化发生过程中所涉及的免疫炎症反应以及内皮细胞和血管平滑肌细胞的功能相关。本文综述了DNA羟甲基化和TET家族蛋白对于动脉粥样硬化的作用机制及研究现状,以期为动脉粥样硬化的发生发展及诊断治疗提供表观遗传学方面的研究思路。     

离散增量结合二次判别分析预测人类DNA甲基化位点

DNA甲基化作为直接作用于DNA序列的一种表观遗传修饰,能够在不改变DNA分子一级结构的情况下影响基因表达,在生命活动中扮演着重要的角色.在哺乳动物中,DNA甲基化主要发生在C_pG二核苷酸的胞嘧啶上,并且在基因组中呈现不均匀分布.准确预测DNA甲基化位点有助于阐明DNA甲基化对基因表达的调控作用,并为肿瘤的早期诊断及治疗提供新的依据.本文应用离散增量结合二次判别分析的方法,对人类的C_pG二核苷酸甲基化状态进行了识别.5折交叉检验的整体准确率超过了80%,受试者操作特性曲线面积也达到了0.86.与现有方法相比,预测成功率显著提高.这说明离散增量结合二次判别分析方法适用于甲基化位点的预测;基因组序列中甲基化位点具有序列依赖性.     

MBD结构域和SRA结构域识别甲基化DNA的结构机理

DNA胞嘧啶5-甲基化修饰是表观遗传重要的修饰之一,其对基因表达的调控依赖下游的识别蛋白识别和传递甲基化信号.本文围绕两种主要的甲基化DNA识别结构域——MBD结构域和SRA结构域,综述了它们识别不同修饰形式DNA的结构基础以及发挥功能的分子机理.