《自然-方法学》:新方法可批量制备可再生抗体

<正>科学家近日在《自然-方法学》上撰文称,他们找到一种用于研究基因组调控的高质量可再生抗体的制备方法。该方法可用于解决"抗体瓶颈"问题--目前用于检测基因表达调控蛋白的抗体都不可再生且无法特异识别目标。能够调控基因表达的不仅仅是组成DNA的四种碱基,与DNA有关的蛋白特别是组蛋白也能调控。这些组蛋白的化学修饰比如在一种特定氨基酸中增加甲基团等,可以影响DNA中编码的基因是否得到表达。研究人员非常依赖于抗体来识别这些组蛋白受到的特定修饰以了解其对基因组调控的影响。     

中国仓鼠卵巢细胞表观遗传调控研究进展

中国仓鼠卵巢(Chinese hamster ovary, CHO)细胞因其具有可悬浮培养及进行蛋白质糖基化等翻译后修饰等优势,在生物制药重组蛋白生产方面具有不可替代的重要作用。但转基因沉默、表观遗传修饰等影响基因表达调控,造成CHO细胞表达稳定性降低而导致重组蛋白产量下降。本文对CHO细胞中表观遗传修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNA的作用研究,以及对基因表达调控的影响进行了综述。     

组蛋白修饰及其生物学效应

组蛋白是染色质的主要成分之一,其氨基端的氨基酸残基可以被共价修饰,进而改变染色质构型,导致转录激活或基因沉默。组蛋白修饰除了简单地调控基因表达,更在于它可以招募蛋白复合体,影响下游蛋白,从而参与细胞分裂、细胞凋亡和记忆形成,甚至影响免疫系统和炎症反应等。不仅如此,最近的研究表明,组蛋白修饰与CTD密码、生物节律、DNA修复之间也存在一定的联系。这些发现证明了组蛋白修饰的重要性。在组蛋白的密码形成与密码破译、修饰级联与招募蛋白质过程中,蛋白复合体的特殊结构域起到的中介作用都是无法替代的。因此,这些特殊结构域将是了解"组蛋白密码"的关键。目前质谱分析等技术的广泛应用,正使得许多新的结构域不断被发现。文章旨在对组蛋白密码的基本内容作一述评,同时对可能的研究热点进行展望。     

组蛋白乙酰化/去乙酰化与基因表达调控

组蛋白是真核生物染色质的主要成分,组蛋白修饰(如甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等)在真核生物基因表达调控中发挥着重要的作用.在这些修饰中,组蛋白乙酰化/去乙酰化尤为重要.组蛋白乙酰化/去乙酰化可通过改变染色质周围电荷或参与染色质构型重建而影响基因表达;更重要的是组蛋白乙酰化/去乙酰化可形成一种特殊的“密码”,被其它蛋白质识别,影响多种蛋白质因子的活动或与其相互作用,参与到基因表达调控的整个网络中.     

植物组蛋白赖氨酸甲基化建立过程及其遗传性研究进展

表观遗传学主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA,组蛋白甲基化作为组蛋白修饰中的一种重要修饰,在植物体的发育和环境适应中发挥着重要作用。组蛋白甲基化主要发生在赖氨酸残基上,同时根据不同的赖氨酸位点和每个赖氨酸位点甲基化程度的不同,形成了不同的赖氨酸甲基化修饰。根据对基因的不同功能,通常将组蛋白赖氨酸甲基化修饰分为2大类:(1)能够促进基因表达的,如H3K4me3和H3K36me3;(2)能够抑制基因表达的,如H3K9me2和H3K27me3。不同的组蛋白赖氨酸甲基化去甲基化过程需要相应的阅读(reader)、书写(writer)和擦除(eraser)3种蛋白。同时,组蛋白赖氨酸甲基化的遗传性质目前还不是很清楚。综述了植物中组蛋白赖氨酸甲基化建立与去除过程,以及对组蛋白赖氨酸甲基化可遗传性的探讨。     

组蛋白甲基转移酶ASH2的研究进展

表观遗传修饰通过改变染色质空间构象和基因表达调控胚胎发育、细胞分化、器官发生和癌症形成,其调控形式包括组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化、DNA甲基化、基因印迹和X染色体失活等。缺失的、小的、同源异形2(absent, small,homologous 2,ASH2)是组蛋白赖氨酸甲基转移酶复合物的核心成分,其属于三胸腔结构蛋白家族;在哺乳动物中ASH2可特异性甲基化H3K4,激活基因转录。在介绍组蛋白甲基化和三胸腔结构蛋白的基础上,综述了ASH2甲基酶对基因转录、HOX基因表达、癌症发生发展和细胞分化的调控功能,以期为其在动物繁育和人类疾病治疗中的应用提供思路。     

植物SET蛋白

SET蛋白是一类包含保守的SET结构域、与组蛋白甲基化密切相关的蛋白质。组蛋白修饰作为调控基因表达的重要因素,在植物体基因转录调控中发挥关键的作用。有关SET蛋白的研究为深入了解组蛋白修饰的机制提供了重要信息。植物SET蛋白具有保守的结构特征及进化机制,参与众多细胞核内的反应过程,如染色体的浓缩和分离,基因的转录,以及DNA的复制和修复等,调控植物基因的表达,影响植物体的发育。     

植物sirtuin蛋白家族研究进展

植物sirtuin蛋白家族是一类依赖β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(β-NAD⁺)、分别催化非组蛋白和组蛋白赖氨酸上Nε-乙酰基和Nε-酰基(乙酰基、巴豆酰基、丁酰基和2-羟基异丁酰基)去除的酶,具有调控非组蛋白活性和基因表达的功能。已证明sirtuin蛋白家族成员在水稻(Oryza sativa)、大豆(Glycine max)和番茄(Solanum lycopersicum)等植物的生长发育以及盐、冷、热和病原菌等胁迫响应中发挥重要的表观调控作用。该文对植物sirtuins的酶活性、催化底物、细胞定位和功能进行综述,为理解其表观遗传调控机制及丰富新功能研究提供参考。     

鸭趾草(Commelina communis L.)局部根系热击触发的长距离信号传递对气孔运动的调控

长距离信号传递是动物生命活动的基础. 然而, 对长距离信号传递在植物生命活动中的存在和意义的了解却十分贫乏. 以模式植物鸭趾草(Commelina communis L.)为材料, 对热击信号在根系与地上部分之间的长距离信息交流进行了研究. 结果表明, 在热击胁迫下, 鸭趾草可以通过“根-冠”间的信号传输实现对气孔运动的调节. 对局部根系(1/4或1/2根系)在40℃下热击5 min, 即可导致气孔导性的急剧下降. 气孔导性下降的程度取决于热击温度和热击根系总量, 热击温度越高、热击根系的量越大, 气孔导性下降的程度也就越大. 有趣的是, 热击信号对气孔运动的调控是振荡式的, 当气孔导性在30 min内下降到最低水平后, 气孔导性会迅速回升, 有时甚至超过热击前的水平. 经过几个周期后, 气孔导性会最终稳定在一个较低的水平. 给离体叶片饲喂热击后的木质部汁液可导致气孔导性下降, 说明气孔运动是由正的化学信号操纵的. 进一步研究表明, 热击并不影响木质部汁液中脱落酸(abscisic acid, ABA)的浓度, 同时也不导致叶片水势下降, 说明气孔运动并不是通过ABA信号或水信号实现的. 热击导致蒸腾流中H₂O₂水平升高, 同时过氧化氢酶可部分恢复热击蒸腾流对气孔运动的抑制, 这意味着H₂O₂有可能作为热击信号之一在气孔运动中起着部分的调节作用. 由于热击和干旱常是相互伴随的两种自然胁迫, 热击胁迫下气孔运动的调节对植物的生命活动应该具有积极的意义. 这一新的信号传递形式及特殊的气孔振荡调控方式的发现将有助于更加深入地揭示植物系统信息传递的奥秘.     

水疱性口炎病毒感染细胞中应力颗粒状结构的诱导

<正>以前的研究发现,细胞的Poly(C)结合蛋白2(PCBP2)可以下调水疱性口炎病毒的基因表达。作者的研究表明,水疱性口炎病毒感染可以诱导含细胞RNA结合蛋白的细胞质中颗粒状结构的形成,这些蛋白包括PCBP2、T细胞限制性细胞内抗原1(TIA1)以及TIA1相关性蛋白(TIAR)。通过小干扰RNA(siRNAs)而使TIA1缺失,而非TIAR缺失,而使水疱性口炎病毒的生长和基因表达增强。该病毒诱导的颗粒似乎与经过热休克或氧化应力触发的     

人类干细胞启动子区CG含量与组蛋白修饰的相关性

组蛋白修饰与基因的转录表达关系密切,是表观遗传学的主要内容之一。启动子是调控基因表达的重要元件之一。按照Cp G含量的不同,可以将启动子分为高Cp G含量(HCG)和低Cp G含量(LCG)两类。通过比较人类H1细胞系中16种组蛋白修饰在HCG启动子及LCG启动子上的分布,发现大部分组蛋白修饰在整个启动子区域都是HCG启动子的修饰水平较高,个别组蛋白修饰在启动子的部分区域上是LCG启动子的修饰水平较高;计算了两类启动子中不同组蛋白修饰之间的相关系数,分别得到了HCG启动子和LCG启动子中特有及共有的组蛋白修饰簇;选取了10个与干细胞自我更新相关的关键转录因子基因,对这10个基因的启动子进行了HCG和LCG分类,并得到了每个启动子上组蛋白修饰的分布特异性。这些结果为研究CG含量对于不同组蛋白修饰的影响,以及组蛋白修饰与CG含量共同调控干细胞自我更新的机制,提供了一些理论依据。     

人类干细胞启动子区CG含量与组蛋白修饰的相关性北大核心CSCD

组蛋白修饰与基因的转录表达关系密切,是表观遗传学的主要内容之一。启动子是调控基因表达的重要元件之一。按照Cp G含量的不同,可以将启动子分为高Cp G含量(HCG)和低Cp G含量(LCG)两类。通过比较人类H1细胞系中16种组蛋白修饰在HCG启动子及LCG启动子上的分布,发现大部分组蛋白修饰在整个启动子区域都是HCG启动子的修饰水平较高,个别组蛋白修饰在启动子的部分区域上是LCG启动子的修饰水平较高;计算了两类启动子中不同组蛋白修饰之间的相关系数,分别得到了HCG启动子和LCG启动子中特有及共有的组蛋白修饰簇;选取了10个与干细胞自我更新相关的关键转录因子基因,对这10个基因的启动子进行了HCG和LCG分类,并得到了每个启动子上组蛋白修饰的分布特异性。这些结果为研究CG含量对于不同组蛋白修饰的影响,以及组蛋白修饰与CG含量共同调控干细胞自我更新的机制,提供了一些理论依据。     

嗜酸热硫球菌染色质碱性蛋白的提取

组蛋白是典型真核细胞中普遍存在的染色质碱性蛋白.早已有证据表明它们是一组高度保守的蛋白,其中四种核心组蛋白有着共同的起源,来自于同一始祖性的蛋白(组蛋白H1则有另外的起源).这种始祖性的蛋白如何进化发展成现今的组蛋白,人们最易想到的是从原核生物中去寻找线索.然而,迄今在原核生物的真细菌类(eubacteria)中所发现的染色质碱性蛋白无一与组蛋白有显著的同源性.70年代末以来,原核生物的另一类群——古细菌(Archaebacteria)类的陆续发现为这个问题的探明带来了希望.因为一系列的分子生物学证据表明,在亲缘关系上,古细菌类远比真细菌类更接近真核生物.目前在我国已发现几种古细菌,嗜酸热硫球菌(Sulfosphaerellus thermoacidophilum)即是其中之一.本工作利用我们建立的先用甲醇固定、后用稀盐酸抽提的方法对此古细菌的染色质碱性蛋白进行了提取,并将它与小牛胸腺组蛋白进行了比较研究.     

组蛋白3甲基转移酶MLL4的研究进展

混合连锁白血病因子4 (mixed lineage leukemia 4, MLL4)是组蛋白H3第4位赖氨酸(H3K4)一种特异的甲基化转移酶,也是COMPASS/Set1-like蛋白复合物中重要成员之一。MLL4蛋白本身及其介导的H3K4甲基化修饰,均能引起染色质结构和功能的改变,调控基因转录与表达。随着近年对MLL4蛋白研究的深入,MLL4基因、MLL4蛋白、蛋白复合物在各组织器官的发育、肿瘤疾病等生理与病理生理过程中的作用逐渐被揭示。本文对MLL4基因、MLL4蛋白特征、生物学功能及其对疾病的影响等方面的研究进展进行综述,以期进一步理解组蛋白甲基化转移酶对基因表达调控的影响及其非酶学依赖的功能,为相关疾病预防和诊治提供新的思路。     

组蛋白去乙酰化酶抑制剂的研究进展

组蛋白是真核生物核染色体的重要组成部分。它们被分为五类(H,H2A,H2B,H3和H4),两组:核心组蛋白(H2A,H2B,H3和H4)和联结子组蛋白(H1)[1]。由组蛋白修饰所造成的染色体局部构象的改变,在真核生物基因表达调控中发挥着举足轻重的作用[2]。     

组蛋白去乙酰化酶抑制剂的研究进展

核小体是真核生物染色质的基本单位,通过对组蛋白核心的N-端的乙酰化、甲基化、磷酸化、遍在蛋白化的修饰作用而影响细胞的功能。组蛋白乙酰化酶(histone acetylase HAT)及组蛋白去乙酰化酶(Histone Deacetylases HDAC)之间的动态平衡控制着染色质的结构和基因表达。当组蛋白去乙酰化水平增加,乙酰化水平相对降低,即会导致正常的细胞周期与代谢行为的改变而诱发肿瘤,及神经退行性变。组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Histone Deacetylases-inhibitor HDACi)目前是国内外研究的热点。其中,曲古霉素A(Trichostatin A TSA),是最早发现的天然组蛋白去乙酰化酶抑制剂;伏立诺他(Suberoylanilide Hydroxamic Acid SAHA)已经美国FDA批准用于治疗皮肤T细胞淋巴瘤。本文就HDACi分类及其功能出发综述HDACi的作用机制及研究进展。     

HDAC2:阿尔茨海默病治疗靶点

表观调节机制在阿尔茨海默病的发生、发展过程中起着重要作用。乙酰化组蛋白和乙酰化非组蛋白在基因表达与信号转导过程中具有重要的调控作用。组蛋白去乙酰化酶抑制剂可以改善AD患者突触可塑性与学习记忆能力。HDAC2在控制神经元形成中起关键作用。HDAC2参与海马区域记忆形成相关蛋白表达,对学习和记忆的形成具有负调节作用,影响神经突触可塑性和数量。目前应用的HDAC抑制剂为广谱药物缺乏特异性,分析HDAC2作用机制有利于研究出针对疾病的靶点药物。     

组蛋白去乙酰化酶抑制剂调控干细胞分化与体细胞重编程的研究进展

表观遗传调控,如组蛋白乙酰化修饰,是决定干细胞分化方向的重要机制。组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi)通过影响不同亚类的组蛋白去乙酰化酶(HDAC)活性,提高组蛋白乙酰化水平,调控基因表达,从而影响胚胎干细胞自我更新,以及沿神经元、心肌和造血等细胞谱系的定向分化。HDACi类小分子化合物在体细胞重编程中也有广泛的应用,可替代致癌因子c-Myc和Klf4,促进体细胞克隆。研究显示,HDACi的效应与药物剂量、细胞类型和细胞分化状态密切相关。本文主要阐述了HDACi在干细胞分化和体细胞重编程中的应用进展,并对所涉及的分子通路进行讨论,有助于揭示干细胞定向分化的关键分子机制,优化干细胞定向分化诱导策略,对干细胞诱导分化具有重要的理论和实用价值。     

温度、盐度对马氏珠母贝鳃Hsp70基因表达量的联合效应

采用中心复合设计和响应曲面分析法,在实验室条件下研究了温度(16～40 ℃)、盐度(10～50)对马氏珠母贝鳃热休克蛋白Hsp70基因表达量的联合效应.设定温度范围为16～40 ℃,盐度范围为10～50.结果表明: 温度的一次效应、二次效应对马氏珠母贝鳃Hsp70基因表达量影响显著;盐度的一次效应对马氏珠母贝鳃Hsp70基因表达量无显著影响、二次效应对马氏珠母贝鳃Hsp70基因表达量影响显著,温度、盐度之间的互作效应对马氏珠母贝鳃Hsp70基因表达量无显著影响,且温度的效应大于盐度.建立了马氏珠母贝鳃Hsp70基因表达量模型方程,决定系数98.7%、矫正决定系数97.4%,预测决定系数89.2%,模型的拟合度极高,可用于预测马氏珠母贝鳃Hsp70基因的表达量.通过对模型方程优化,得到在温度26.78 ℃、盐度29.33时,马氏珠母贝鳃Hsp70基因表达量达到最小值0.5276,满意度达到98%.试验结果可为马氏珠母贝鳃Hsp70基因的上调表达、维持细胞内环境稳定以及提高马氏珠母贝抗逆性提供理论指导.     

植物PHD结构域蛋白的结构与功能特性

植物同源结构域(plant homeodomain,PHD)是锌指结构域家族的一类转录调控因子,其最主要的功能是可以识别各种组蛋白修饰密码,包括组蛋白甲基化和乙酰化等;此外PHD结构域还可以与DNA结合.含有PHD结构域的蛋白,或者本身具有组蛋白修饰酶活性,或者可以与各类组蛋白修饰酶相互作用,还有部分与DNA甲基化相关...