表观遗传学及其研究方法

表观遗传学是一门重要的生命学科,主要包括DNA的甲基化、组蛋白修饰以及非编码RNA等内容,其中任何一方面的表观遗传学变化对生物体的生命过程都有重要的影响。近年来随着生命科学的快速发展,表观遗传学越来越受到人们的关注,各种先进科技的应用也使得表观遗传学实验技术得到快速的发展。本文对DNA甲基化、组蛋白修饰及非编码RNA的基本内容及实验方法进行了综述,并对不同的研究方法进行分析,有利于表观遗传学的深入研究。     

表观遗传学: 生物细胞非编码RNA调控的研究进展

表观遗传学是研究基因表达发生了可遗传的改变, 而DNA序列不发生改变的一门生物学分支, 对细胞的生长分化及肿瘤的发生发展至关重要。表观遗传学的主要机制包括DNA甲基化、组蛋白修饰及新近发现的非编码RNA。非编码RNA 是指不能翻译为蛋白的功能性RNA分子, 其中常见的具调控作用的非编码RNA包括小干涉RNA、miRNA、piRNA 以及长链非编码RNA。近年来大量研究表明非编码RNA在表观遗传学的调控中扮演了越来越重要的角色。文章综述了近年来生物细胞非编码RNA调控的表观遗传学研究进展, 以有助于理解哺乳动物细胞中非编码RNA及其调控机制和功能。     

RNA甲基化修饰调控和规律

表观遗传学修饰包括DNA、RNA和蛋白质的化学修饰,基于非序列改变所致基因表达和功能水平变化。近年来,在DNA和蛋白质修饰基础上,可逆RNA甲基化修饰研究引领了第3次表观遗传学修饰研究的浪潮。RNA存在100余种化学修饰,甲基化是最主要的修饰形式。鉴定RNA甲基化修饰酶及研发其转录组水平高通量检测技术,是揭示RNA化学修饰调控基因表达和功能规律的基础。本文主要总结了近年来本课题组与合作团队及国内外同行在RNA甲基化表观转录组学研究中取得的主要前沿进展,包括发现了RNA去甲基酶、甲基转移酶和结合蛋白,揭示RNA甲基化修饰调控RNA加工代谢,及其调控正常生理和异常病理等重要生命进程。这些系列研究成果证明RNA甲基化修饰类似于DNA甲基化,具有可逆性,拓展了RNA甲基化表观转录组学研究新领域,完善了中心法则表观遗传学规律。     

鼻咽癌的表观遗传学研究进展

表观遗传学是功能基因组学的重要组成部分,它实际上是研究理化、生物等环境因素以及饮食习惯等对遗传因素的作用,并由这一作用引起DNA序列以外的遗传物质改变.鼻咽癌是我国南方常见恶性肿瘤,具有明显的家族聚集倾向,存在基因组不稳定性,易受理化、生物等环境因素的影响,是多基因遗传性肿瘤.鼻咽癌这种独特病因体系提示:鼻咽癌是研究肿瘤表观遗传修饰的最佳模型之一.主要从DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重构和非编码RNA的调控4方面对鼻咽癌表观遗传学研究进展进行综述并针对性地提出了一些新的建议,目的是为进一步探究鼻咽癌表观遗传学发病机制,更好地全面理解鼻咽癌的病因发病机制网络体系,寻找鼻咽癌高危易感人群的筛查、早期诊断、治疗、预后判断的表观遗传修饰分子标志物开辟新的前景.     

表观遗传学及现代表观遗传生物医药技术的发展北大核心CSCD

表观遗传学和基于表观遗传机制的生物医药技术的研究已经成为后基因组时代生命科学技术领域的重要组成部分。围绕肿瘤、心脑血管疾病、糖尿病及中老年神经退行性疾病等过程中DNA甲基化修饰、组蛋白翻译后修饰及非编码RNA等表观遗传学改变的深入研究,不仅有利于理解相关疾病的分子病理机制,而且,更有助于探寻基于表观遗传机制的有效治疗手段。在阐释表观遗传学修饰机制的基础上,对疾病过程中异常的表观遗传学修饰及相关生物医药技术的研究现状进行了归纳总结。     

黑色素瘤发生发展中的表观遗传学调控

人恶性黑色素瘤(malignant melanoma)是近年来高发病率和高死亡率的肿瘤之一.目前尚缺乏有效的治疗方法.而表观遗传如DNA甲基化(DNA methylation)、组蛋白修饰(histonemodification)、染色质重塑(chromatin remodeling)及RNA干扰(RNA interference,RNAi)等改变在人黑色素瘤的发生、发展和转移中有重要作用.阐明黑色素瘤发生发展的表观遗传学机制已引起了学者的普遍关注.本文综述了人类黑色素瘤发生发展中所特异的表观遗传改变:CpG岛的异常甲基化修饰、组蛋白甲基化和乙酰化修饰、染色质重塑以及microRNA在黑色素瘤发生和转移中的作用,并对应用表观遗传修饰治疗人类黑色素瘤进行了探讨.     

表观遗传学研究进展

表观遗传学调控真核基因表达,与人类重大疾病,如肿瘤、神经退行性疾病、自身免疫性疾病等密切相关,一直以来都是生命科学研究领域的一个热点.近年来人们在表观遗传学领域取得了相当丰硕的成果,本文将从表观遗传学修饰(含RNA表观遗传修饰)、染色质重塑和植物的表观遗传学三个方面总结中国科学技术大学生命科学学院在表观遗传学领域的最新进展.     

RNA参与获得性性状代际/跨代遗传的功能与机制研究进展

获得性遗传这一概念在19世纪初被提出后就一直饱受争议,直到近几十年,随着分子生物学和表观遗传学的发展,科学家们才开始重新审视和探究获得性遗传现象的真实性,并对获得性遗传现象的遗传规律、分子载体和调控机制进行了深入的研究.作为新型表观遗传调控因子,非编码RNA表现出多维调控能力,在细胞命运决定、自我更新、细胞增殖和凋亡中发挥着不可或缺的调控作用.近年来的研究发现,非编码RNA及其RNA修饰可以作为表观遗传信息载体介导获得性遗传,为获得性性状的跨代遗传研究提供新的研究思路和视角.本文将针对近年来获得性遗传的研究进展,综述RNA在跨代遗传中的功能及调控机制.     

RNA修饰与人类疾病研究进展

转录后修饰广泛存在于各种RNA分子中.这种化学修饰可通过调控RNA剪接、翻译、运输、定位、稳定性等多种方式发挥生物学功能.近年来,高通量测序技术及化学生物学检测等技术的快速发展使多种RNA修饰(如m⁶A, m⁵C, m¹A)的准确鉴定和定位问题取得突破. RNA修饰与编辑作为一类新的表观转录生物标志物,在肿瘤、神经系统疾病、免疫性疾病等多种疾病的诊断和治疗中受到广泛关注.本文主要综述了RNA修饰与编辑的生物学功能以及参与蛋白调控的分子机制,并重点回顾了其在疾病诊疗中的应用进展.     

非编码RNA诱导的表观遗传学与肿瘤的发生

ncRNA可以通过多种遗传机理调控DNA的结构、RNA的表达和稳定性以及蛋白质的翻译和功能,最近研究证实小RNA可以通过指导基因组表现修饰DNA甲基化和组蛋白修饰引起癌遗传学途径基因失能与获能,增加基因组不稳定,印记丢失等途径参与肿瘤的发生发展.探索ncRNA对肿瘤细胞中基因的异常表达的影响和作用有助于将癌基因组学与表观遗传学的研究结合起来.为研发防治肿瘤的新方法和新途径提供新的思路.     

长链非编码RNA相关表观遗传修饰在癌症中的进展*

长链非编码RNA(lncRNA)是一类转录本长度大于200 nt的RNA分子,编码蛋白质的功能有限,但其功能多样且复杂。已有研究报道lncRNA与肿瘤的发展进程密切相关,lncRNA可以通过不同方式参与细胞内生物学进程的调控,是潜在的癌症调节因子,其中,调节表观遗传修饰水平是其影响癌症进程的主要手段;癌症发病过程中细胞内存在着不同程度的表观遗传修饰,其主要为包括甲基化、乙酰化、磷酸化、糖基化、泛素化等修饰方式在内的DNA修饰、RNA修饰以及蛋白质的翻译后修饰,在癌症的不同阶段其修饰的异常程度不同,从而影响肿瘤发生的生物学进程。研究表明,lncRNA可以通过自身修饰或参与其他生物大分子的表观遗传修饰进程参与癌症的发生发展。因此,回顾了lncRNA所参与的表观遗传修饰形式和lncRNA在表观遗传修饰方面所起到的作用,并概述了lncRNA通过影响表观遗传修饰水平从而调控癌症进程的方法。旨在总结癌症细胞内表观遗传修饰方面所涉及lncRNA的研究进展,为癌症诊断和治疗提供潜在的靶标和生物学标志物。     

妇科恶性肿瘤与微生物菌群的关系

近年来,随着人口老龄化和生活方式的不断改变,妇科恶性肿瘤的发病呈现上升趋势,严重损害女性生命健康。目前关于妇科恶性肿瘤的病因、发病机制尚未完全阐明。除遗传因素外,环境因素在肿瘤的发生、发展中也扮演着重要的角色。女性生殖道的解剖特点使其处于开放性结构,易受各种病原体的入侵。高通量测序及序列识别技术的不断发展与成熟,使得微生物菌群与妇科恶性肿瘤的关系成为研究的热点,阐明微生物菌群对妇科恶性肿瘤的影响至关重要,本文对微生物菌群与妇科恶性肿瘤关系的研究进展作一综述,为妇科恶性肿瘤的防治提供科学依据。     

Genetic and epigenetic markers of gliomas

Malignant gliomas are aggressive and highly invasive tumors. Various genetic and epigenetic changes are common for these tumors. Mostly they concern the genes involved in cell-cycle regulation, apoptotic pathways, cell invasion, angiogenesis, and cell metabolism. The role of epigenetic mechanisms in glioma malignant transformation, despite recent progress, is uncertain and remains under intense study. This review describes the mechanisms of epigenetic regulation of gene expression, including posttranslational modifications of histones, DNA methylation in promoter regions, and microRNA regulation. The genetic and epigenetic factors driving the pathogenesis of gliomas in their possible mutual influence and the potential epigenetic targets that can be used for diagnostics and new therapeutic approaches are also discussed.     

Epigenetics Alterations in Preneoplastic and Neoplastic Lesions of the Cervix

ABSTRACT: Cervical cancer (CC) is one of the most malignant tumors and the second or third most common type of cancer in women worldwide. The association between human papillomavirus (HPV) and CC is widely known and accepted (99.7% of cases). At present, the pathogenesis mechanisms of CC are not entirely clear. It has been shown that inactivation of tumor suppressor genes and activation of oncogenes play a significant role in carcinogenesis, caused by the genetic and epigenetic alterations. In the past, it was generally thought that genetic mutation was a key event of tumor pathogenesis, especially somatic mutation of tumor suppressor genes. With deeper understanding of tumors in recent years, increasing evidence has shown that epigenetic silencing of those genes, as a result of aberrant hypermethylation of CpG islands in promoters and histone modification, is essential to carcinogenesis and metastasis. The term epigenetics refers to heritable changes in gene expression caused by regulation mechanisms, other than changes in DNA sequence. Specific epigenetic processes include DNA methylation, chromotin remodeling, histone modification, and microRNA regulations. These alterations, in combination or individually, make it possible to establish the methylation profiles, histone modification maps, and expression profiles characteristic of this pathology, which become useful tools for screening, early detection, or prognostic markers in cervical cancer. This paper reviews recent epigenetics research progress in the CC study, and tries to depict the relationships between CC and DNA methylation, histone modification, as well as microRNA regulations.     

长链非编码RNA在血液系统肿瘤中作用的研究进展

随着分子生物学技术的飞速发展,人们对于长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)的研究越来越深入。lncRNA不仅在生物体正常生物活动中不可或缺,还在许多疾病尤其是肿瘤中扮演重要角色。已有的研究表明多种lncRNA与血液系统肿瘤密切相关,具有影响抑癌基因p15表达、p53蛋白功能,以及与miRNA相互作用参与疾病等功能。本文综述了血液系统肿瘤相关的lncRNA并着重介绍与p15、p53、miRNA有关的lncRNA以及它们的相互作用在疾病中发挥的功能,以期能够全面了解血液系统肿瘤相关lncRNA的作用特点,为血液系统肿瘤的研究、诊断以及治疗提供新的思路。     

Current progress in epigenetic research for hepatocarcinomagenesis

Hepatocellular carcinoma is the main type of primary liver cancer, and also one of the most malignant tumors. At present, the pathogenesis mechanisms of liver cancer are not entirely clear. It has been shown that inactivation of tumor suppressor genes and activation of oncogenes play a significant role in carcinogenesis, caused by the genetic and epigenetic aberrance. In the past, people generally thought that genetic mutation is a key event of tumor pathogenesis, and somatic mutation of tumor suppressor genes is in particular closely associated with oncogenesis. With deeper understanding of tumors in recent years, increasing evidence has shown that epigenetic silencing of those genes, as a result of aberrant hypermethylation of CpG islands in promoters and histone modification, is essential to carcinogenesis and metastasis. The term epigenetics refers to heritable changes in gene expression caused by regulation mechanisms, other than changes in the underlying DNA sequence. Specific epigenetic processes include DNA methylation, genome imprinting, chromotin remodeling, histone modification and microRNA regulations. This paper reviews recent epigenetics research progress in the hepatocellular carcinoma study, and tries to depict the relationships between hepatocellular carcinomagenesis and DNA methylation as well as microRNA regulation. Supported by National Basic Research Program of China (Grant No. 2006CD910402) and Science and Technology Commission of Shanghai Municipality (Grant No. 05DZ22201 and 08JC1416400).     

肠道中特异性菌群与结直肠癌的发生发展关系

结直肠癌（colorectal cancer,CRC）是常见的恶性肿瘤之一,并且发病率有逐年上升的趋势。建立有效的早期筛查方法是当今防治结直肠癌的首要任务。随着肠道菌群研究的深入,越来越多的研究结果显示肠道菌群与CRC的发生发展有一定的关系,尤其是具核梭杆菌、产肠毒素脆弱拟杆菌、大肠埃希菌等这些特异性菌群与CRC的发展密切相关。本文结合国内外最新研究进展,就这些特异性菌群在CRC发病机制中的作用作一综述,为进一步研究CRC和实现对其早期筛查提供新的思路。     

Epigenetic Aberrations in Malignant Gliomas: An Open Door Leading to Better Understanding and Treatment

Malignant gliomas and specially glioblastoma multiforme are the most frequent and devastating brain tumors in adults. Intensive molecular and cytogenetical studies have revealed a wide variety of deregulated genes implicated in cell cyclus, DNA repair, apoptosis, cell migration, invasion and angiogenesis with little translational success. An increasing number of reports investigating epigenetic injuries in malignant gliomas have been recently published, although the panorama of CpG island aberrant hypermethylation, histone modification and chromatin states in these lethal tumors is only partially devised. In the present analysis, we discuss the magnitude and significance of epigenetic lesions in the pathogenesis and mechanisms of progression of malignant gliomas as well as their influence on patient survival. The new venue of epigenetic research provides tools for the identification of genes differentially methylated that may be implicated in tumorigenesis and furthermore, epigenetics-based drugs may constitute a promising alternative resource of therapy for this, to the moment, incurable malignancy.