甲基化作用对M.L.DMA大分子构象的影响

本文用Hha I DNA甲基化酶为工具酶,制备了不同甲基化水平的Micrococcus IuteusDNA,再用Sephadex G-100凝胶过滤将甲基化了的M.L.DNA分离出来.以园二色差光谱和紫外差光谱等手段检测了不同甲基化水平给M.L.DNA大分子造成的构象变化:随着DNA甲基化水平的的升高,其CD差光谱的值,及紫外差光谱的值均呈增加趋势.这说明DNA大分子的甲基化,使其分子在溶液中变得更为缩拢,而这种缩拢的程度与DNA大分子的甲基化水平呈正相关.     

盐效应对DNA大分子构象的影响

用CD光谱监测了Micrococcus luteus DNA在不同MgCl_2浓度下[θ]值的变化,发现随着MgCl_2浓度的增加,在275nm处其[θ]值减少;而在220—250nm处,其负[θ]值加大.这个结果表明DNA大分子在空间上趋于缩拢.在同样条件下也用紫外光谱进行了监测,发现随着MgCl_2浓度的增加,在260nm处有明显的减色效应出现,这便又进一步印证了上述结果.而又用Batch-2107微量热计进行了热力学上的研究,结果表明在上述条件下,随着DNA大分子在空间上缩拢程度的加大,则伴有较高的释热值.这便从热力学的角度进一步佐证了这样的结果:随着MgCl_2浓度的增加,使溶液中的DNA大分子在空间上产生明显的缩拢现象.同时,所有上述测定结果都一致表明:这种DNA大分子构象变化过程是时间依赖的,约持续10分钟.     

Bam HI DNA甲基化酶酶学性质的研究

以Lineweave-Burk plot双倒数作图法测得该酶对底物S-腺苷酰甲硫氨酸(SAM)的K_m=7.69×10~(-6)mol/L,在1mmol/LS-腺苷酰高半胱氨酸(SAH)存在下,Ki=7.33×10~(-4)mol/L,两条直线相交于纵轴,证明SAH是该酶的竞争性抑制剂。该酶最适pH为7.8,对热不稳定。同时还测定了该酶对不同DNA底物的专一性及盐浓度、代谢相关物’两价阳离子、某些酸根等对该酶调节性质的影响。以碘代乙酰胺修饰该酶的SH基’及用二硫苏糖醇(DTT)和巯基乙醇(MSH)保护该酶SH基所作的实验表明SH基是该酶活性中心所必需的,用高效液相色谱(HPLC)法证明该酶所甲基化的碱基为刘氏小球菌(M·L、DNA)分子中的胞嘧啶,且求得甲基化30min后所得甲基化水平为2.39％。同时也证明当用该酶将λDNA甲基化后,可使BamHI限制性核酸内切酶对甲基化后的λDNA丧失切割作用。     

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.     

野生稻Oryza nivara和O. rufipogon DNA甲基化多样性

本文调查研究了野生稻群体内及群体间的DNA甲基化多样性。选取与亚洲栽培稻近缘的两个野生种Oryza nivara和O. rufipogon作为研究对象, 采用改进的MSAP (methylation-sensitive amplification polymorphism)技术对其基因组CCGG位点的甲基化多样性进行了分析。结果表明: 在同一个IRGC(the International Rice Germplasm Center)编号群体内的不同个体间, 基因组甲基化条带高度一致; 而在不同编号群体间, 甲基化条带表现为多态。其中后者又可以分为两类: 条带模式高度一致的Class I和条带模式呈多态性的Class II。将上述两类甲基化片段的编码基因与栽培稻粳稻(O. sativaL. subsp. japonica)和籼稻(O. sativa L. subsp. indica)两个亚种的同源基因进行序列比对发现, 在进化趋势上Class I表现得比较保守, 而Class II较为活跃。DNA甲基化多样性作为标志遗传多样性的一种信息来源, 其在群体分化及物种进化过程中的作用还需要进一步探讨。     

体克变的可能原因:DNA甲基化变异

最近的一些文章提出了植物组织培养诱发变异(体细胞克隆变异)的可能机理。Minnesota大学的科学家S.M.Kaepplar和R.L.Phillips提出了DNA甲基化作用中的变异可能是体克变的主要原因的假说,他们描述了支持这一假说的实验。 Kaeppler和Phillips用DNA探针研究了从玉米纯系组培物产生的R0植株自交产生的R1种子长成的21个子系。其中8种探针可以检测DNA甲基化作用的增减。这些探针的检测结果显示,39%的家系DNA甲基化程度降低,没有检出甲基化增加的情况。另外12个只能检测甲基化增加的探针则显示甲基化作用没     

常压下强电场辐射对国稻6号DNA甲基化的影响

目的:研究常压下强电场辐射对国稻6号DNA甲基化的影响.方法:常压下在相同时间下,以不同强度(和在相同强度下,以不同时间)辐射国稻6号种子,应用甲基化敏感扩增多态性(methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术,研究在不同辐射条件下,水稻基因组DNA甲基化的水平及差异.结果:所有强电场辐射的试验组甲基化水平都比未辐射的对照组有所降低,并与辐射的时间和强度有关.细胞DNA全甲基化、半甲基化扩增位点占总扩增位点的比例为:12.89％～13.62％,3.36％～4.63％,随着辐射强度和时间的增加有所降低.结论:说明经强电场辐射的国稻6号水稻基因组DNA甲基化较亲本发生了明显的变异,强电场能引起表观遗传变异,为研究其规律奠定了基础,也为探讨水稻甲基化对水稻生长调控的分子机理提供了帮助.     

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.     

利用CpG DNA甲基化酶M.SssⅠ共表达载体制备限制性内切酶NotⅠ

限制性核酸内切酶是DNA重组的重要分子生物学工具。由于其本身对DNA有切割作用导致其重组表达在技术上十分困难,产率低、提纯程序复杂。而商业化生产所采用的利用专一型甲基化酶保护宿主DNA的限制酶表达技术流程繁琐、实用性有限。为表达NotⅠ限制酶,采用来源于Spiroplasma sp.MQ1的DNA甲基化酶M.SssⅠ特异性甲基化CpG序列,甲基化后的DNA会免受识别位点中包含CpG序列的限制酶NotⅠ的切割。将甲基化酶M.SssⅠ导入大肠杆菌表达宿主ER2566后,M.SssⅠ基因在宿主中持续表达并甲基化宿主DNA成CpG甲基化样式;利用此表达体系制备限制性内切酶NotⅠ获得成功。并借助引入纯化标签经过简便的Ni亲和层析和阴离子交换层析2步层析洗脱纯化,制备了高活力高纯度的重组限制酶NotⅠ。此表达体系可应用于一系列识别位点中包含CpG序列的限制酶的表达。     

组培枣苗基因组DNA提取方法及其含量的比较

本文以组培二倍体木枣、四倍体变异苗和二倍体京枣苗为供试材料,采用琼脂糖凝胶电泳和紫外分光光度检测技术,研究了不同提取方法对其叶片基因组DNA的提取效果.结果表明,CTAB法提取枣叶片DNA的效果优于SDS法,表现为蛋白质杂质干扰少,DNA结构完整、纯度与得率高;用不同方法提取的样液中DNA片段的大小和分布是不同的,以改进的CTAB法提取的样液中大片段的DNA分子较多,所以在其底部分布较多,而用SDS法提取的样液中小片段的DNA分子较多,故在其上部分布较多;电泳时不同的加样量获得的DNA带也有较大差异,试验选出CTAB法提取样液的适宜的加样量为5 μL (7.485 μg ),SDS法提取样液的适宜的加样量为4 μL (5.988 μg);枣品种间DNA的含量明显不同,木枣四倍体的DNA含量(3.074 μg/μL)相当于组培木枣二倍体(1.497 μg/μL)的2倍,也明显地高于京枣二倍体(2.182 μg/μL).这些结果为枣树遗传种质资源的研究奠定了一定的科学与技术基础.     

一种快速高效的全基因组甲基化CpG岛富集方法的建立

高甲基化的CpG岛所致基因表观遗传学转录失活已经成为肿瘤表观基因组学研究的重要内容。现在已有很多检测CpG岛甲基化的方法,但由于各自的局限,还没有建立一种能快速在全基因组水平上进行甲基化CpG岛的富集方法。本研究利用甲基化结合蛋白MBD2b具有特异性结合甲基化DNA的特性, 建立了一种基于DNA免疫共沉淀技术的全基因组甲基化CpG岛的富集方法。在大肠杆菌中表达重组的GST-MBD2b蛋白,通过Glutathione Sepharose 4B对重组蛋白进行纯化,制备成亲和层析柱,利用在不同的盐离子强度下甲基化DNA和非甲基化DNA的结合能力不同,对甲基化DNA进行富集。用甲基化酶SssI处理过的DNA片段与非甲基化DNA片段进行富集效率的检测,发现0.5M KCl的浓度是甲基化DNA片段和非甲基化DNA片段得以分开的临界条件。样品的富集效率用Real Time PCR进行检测。结果表明,这种方法能够实现对全基因组甲基化DNA的有效富集且最高的富集倍数可达到100多倍。富集到的甲基化DNA可以进行后续的定量PCR, DNA测序和全基因组芯片的分析等工作,为大规模分析全基因组CpG 岛甲基化的改变奠定了基础。     

5-azaC对小麦幼苗生长及盐胁迫后DNA甲基化变异的影响

DNA甲基化是调节植物生长发育,调控逆境基因表达的表观遗传机制之一。该研究采用不同浓度的DNA甲基化抑制剂5-azaC处理耐盐性不同的春小麦种子,分析其对种子萌发及盐胁迫后叶片基因组DNA甲基化的影响,探究DNA甲基化与小麦耐盐性之间的相关性。结果表明:(1)5-azaC显著抑制幼苗根长伸长,降低根系鲜重和干重。(2)甲基化敏感扩增多态性(MSAP)分析发现,单独盐胁迫后甲基化水平上升, 5-azaC预处理材料经盐胁迫后甲基化水平呈下降趋势。(3)盐胁迫后基因组同时发生DNA去甲基化和DNA甲基化。敏盐品种‘新春6号’DNA去甲基化比率上升,DNA甲基化增加的比率下降;耐盐品种‘新春11号’DNA去甲基化比率和DNA甲基化增加的比率均上升,但去甲基化比率大于DNA甲基化增加的比率,说明盐胁迫引起的基因组DNA去甲基化为主,5-azaC预处理提高了盐胁迫下DNA去甲基化的比率。(4)DNA甲基化修饰位点序列分析发现,在核糖体亚基蛋白、蛋白激酶和转座子序列均存在DNA甲基化修饰现象,说明存在多种代谢途径共同参与了盐胁迫调控。     

去B链羧端五肽胰岛素的结构研究——Ⅳ.溶液中的缔合性质、酪氨酸微区及主链构象

研究去B链羧端五肽胰岛素(DPI)的空间结构对了解胰岛素分子的结合部位是重要的,本文研究了它的部分空间结构性质。1.用凝胶过滤法研究了DPI的性质,说明接近生理环境的条件下(pH7.0,离子强度0.3),DPI没有自缔合性质,而是以单体存在。因此推论胰岛素的作用单位是单体,它以单体与受体结合并传递信息。2.用紫外差吸收法测定了DPI的pH差光谱,变性差光谱与热变性曲线。这些结果说明DPI的三个酪氨酸侧链暴露在分子表面。3.测定了DPI的圆二色性(CD)曲线。pH7.0时,远紫外CD曲线与胰岛素相似,但[θ]220毫微米负值变小。这可能说明DPI的主链与胰岛素基本相同而略有松散。近紫外CD曲线与胰岛素很不相同,谷顶在266毫微米,[θ]负值变小。讨论了Phe与-S-S-提供贡献的可能。结合本系列工作的Ⅲ、Ⅳ两文,可以认为,DPI的空间结构研究的结果支持胰岛素分子二体内单体间的疏水面是结合部位的一部分这一假设。     

基因组DNA甲基化及组蛋白甲基化

在真核生物中,DNA甲基化是一种非常重要的表观遗传学标记,能影响染色质的结构和基因的表达。随着全基因组甲基化测序的发展,全基因组范围内的DNA甲基化水平得以了解。文章概述了基因组中启动子、基因本体、增强子、沉默子和转座子等不同元件的DNA甲基化的研究进展,以及DNA甲基化与基因表达调控间的关系。启动子的DNA甲基化对基因的表达有抑制作用,而基因本体的DNA甲基化与基因的表达关系因物种或细胞类型不同而异。增强子的DNA甲基化状态与基因活性呈反比关系,沉默子则相反呈正相关。转座子的DNA高度甲基化抑制其转座活性,从而维持基因组的稳定性。文章还探讨了DNA甲基化与组蛋白甲基化间的相互作用及其对基因表达、可变剪切、转录的调控作用,以及本领域的未来研究方向。     

玉米MuDR转座子DNA甲基化的MSP检测

DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰,广泛存在于高等动植物中,并在维持基因组稳定性、调节基因表达等方面起着重要作用,因此建立快速有效地DNA甲基化检测技术至关重要.本文以两种不同MuDR活性的玉米转座子材料为研究对象, 探讨了甲基化特异性PCR(MSP)在检测DNA甲基化的有效性.结果表明: MSP技术可快速有效地检测MuDR转座子的末端反向重复(TIRs)序列内的CpG岛DNA甲基化的变化,灵敏度高,特异性强,可作为植物已知基因DNA甲基化检测的一种新方法.同时利用MSP研究发现,玉米MuDR转座子的活性随其TIRs序列内的CpG岛DNA甲基化的变化而改变, DNA甲基化是调控玉米MuDR转座活性的重要分子机制之一.     

大花蕙兰子房授粉前后基因组DNA胞嘧啶甲基化状态的MSAP分析

应用甲基化敏感扩增多态性(Metyhfion sensitive amplified polymorphism,MSAP)技术分析了大花蕙兰(Cymbidium hybridium)授粉前后子房DNA甲基化状态的变化(甲基化水平和甲基化差异模式).采用72对引物进行选择性扩增,共得到5892条带,其中748条带为甲基化多态性带.结果显示DNA甲基化在大花蕙兰子房发育过程中发牛频繁,从授粉前后子房的总扩增位点甲基化水平(14%和11.4%)和全甲基化率(9.5%和7.8%)来看,授粉后都略低于未授粉子房,表明子房在授粉后的发育过程中在某些位点发生了去甲基化.除甲基化水平有变化外,大花蕙兰子房授粉前后的DNA甲幕化模式也存在较大差异,共榆测到14种带型,分为两大类(Ⅰ和Ⅱ型).其中,授粉前后DNA甲基化状态保持不变的位点较少,只占25.6%,归为Ⅰ型;大部分榆测位点(占74.4%,归为Ⅱ型)的DNA甲基化模式在授粉前后存在显著差异.上述结果表明,大化蕙兰子房发育过程中以DNA甲基化为代表的表观遗传调控起重要作用.本研究的开展将促进对与大花蕙兰子房发育相关的甲基化差异片段及受DNA甲基化调控的关键基因的克隆,进而为从表观遗传学这一新角度揭示大花蕙兰子房发育的分子机制奠定基础.     

病毒侵染对西伯利亚百合DNA甲基化的影响

采用基于AFLP的甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术,用10对引物对侵染百合花叶病毒和丛簇病毒的西伯利亚百合植株和无毒植株进行DNA甲基化水平和模式分析.结果发现,西伯利亚百合无毒植株和病毒侵染植株的平均甲基化水平分别为40.1%和31.5%;平均全甲基化率分别为13.0%和9.7%;半甲基化率分别为27.1%和21.8%.研究表明,百合DNA甲基化多以半甲基化的形式存在;病毒侵染导致百合植株DNA甲基化水平降低,且对整体甲基化水平、全甲基化水平和半甲基化水平均产生了影响;说明病毒侵染百合后植株出现的症状在一定程度上与DNA甲基化存在关联.     

甘露醇对拟南芥基因组DNA甲基化的影响

以拟南芥（Arabidopsis thaliana）为材料,研究不同浓度甘露醇处理下拟南芥幼苗生长发育及其基因组DNA的甲基化水平和变化模式。结果表明,用50、100、150和200mmol·L―1甘露醇处理拟南芥种子会对拟南芥幼苗的形态特征和生长态势产生影响;甲基化敏感扩增多态性（methylation-sensitive amplification polymorphism,MSAP）分析表明,经50、100、150和200mmol·L―1甘露醇处理后,基因组DNA甲基化比率分别为17.75%、21.15%、15.49%和46.10%。甘露醇处理使拟南芥发生基于DNA甲基化水平和模式改变的表观遗传变异。与对照相比,在50、100、150和200mmol·L-1甘露醇处理下拟南芥幼苗基因组DNA的甲基化和去甲基化比率分别为5.78%、15.48%、10.71%、33.73%及10.98%、5.36%、8.33%、7.69%。由此推测,5-甲基胞嘧啶百分含量随着甘露醇胁迫的增强而发生不同程度的变化。     

DNA甲基化在动植物遗传育种中的研究进展

DNA甲基化是真核生物表观遗传学重要的机制之一,对基因转录水平的表达具有重要的调控作用。近年来,DNA甲基化在动植物遗传育种领域的研究引起了人们广泛的关注。我们从DNA甲基化与基因的表达调控、动植物基因组的甲基化状态、甲基敏感扩增片段多态性方法、DNA甲基化与杂种优势,以及DNA甲基化与分子标记等方面,简要综述了国内外有关DNA甲基化在动植物遗传育种研究中的进展,着重于全基因组DNA甲基化模式在动植物遗传育种中的相关研究和应用。     

DNA甲基化分析方法

DNA甲基化是表观遗传学的重要研究内容之一.甲基化分析的方法多且研究难度大,各种方法都有其一定的优势和不足.本文综述了基因组DNA甲基化和特定DNA片段甲基化状态分析方法新进展,为研究者提供参考.