哺乳动物中由精子RNA介导的跨代遗传的研究进展

随着表观遗传学的飞速发展,拉马克的获得性遗传理论又重新得到了学术界的关注．近年,哺乳动物获得性性状的跨代遗传现象也得到了较为深入的研究．在获得性性状的跨代遗传过程中,由环境压力导致的表观遗传信息经由生殖系在代际间传递．其中,在环境压力相关的表观遗传信息的建立及传递过程中,精子小非编码RNA(small non-coding RNA,sncRNAs)发挥关键作用,环境压力信息以sncRNAs的形式储存在成熟精子中,通过受精作用,精子sncRNAs参与胎儿原始生殖细胞基因组的表观遗传修饰,将表观遗传信息跨代传递,进而影响获得性性状相关的基因表达．本文主要综述了精子sncRNAs参与获得性性状跨代遗传的机制,为研究遗传性的代谢疾病、促进人类生殖健康及家畜良种繁育提供新思路．     

表观遗传跨代继承表型研究进展

表观基因组在配子发生和早期胚胎发育中经历一个重编程过程。因此, 人们认为表观遗传信息不可能代间传递。表观遗传跨代继承表型的出现, 说明某些表观遗传标志可能逃脱了重编程。尽管该观点尚存争议, 但日益增多的实验证据表明表观遗传记忆确实存在于哺乳动物中。由于表观遗传修饰具有可逆性, 表观基因组易受各种环境因子(如化学物质、营养和行为等)的影响而改变。因此, 表观基因组提供了跨代传递环境影响的可能机制。文章介绍了表观遗传跨代继承表型的概念, 论述了表观遗传重编程和表观遗传信息跨代传递的分子机制, 列举了一些环境因子与表观遗传跨代继承性疾病。     

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.     

精子表观遗传修饰及其在胚胎发育过程中的潜在作用

精子发生(Spermatogenesis) 是一高度复杂的过程, 包括有丝分裂、减数分裂和精子形成。精母细胞经过独特而广泛的染色质与表观遗传修饰重塑之后, 最终分化产生了具有特定表观遗传修饰的精子。最近研究表明, 成熟精子中的表观遗传修饰在发育的胚胎中发挥了重要作用, 其表观遗传模式的改变会导致某些疾病风险提高, 如受精失败、胚胎发生机能障碍、早产、出生体重低、先天畸形、新生儿死亡以及其他在辅助生殖技术后代中发现的发生频率较高的妊娠相关并发症。文章通过评价成熟精子中DNA甲基化、保留组蛋白修饰、RNAs和精蛋白等表观遗传修饰的重要意义及其在胚胎发育过程中的潜在作用, 阐述了成熟精子中改变的表观遗传修饰与相关疾病之间的关系, 为不育症的防治、精子表观遗传质量评价以及降低辅助生殖技术后代表观遗传疾病风险等提供基础资料。     

非编码RNAs在心肌细胞增殖与心脏再生中的作用

心肌梗死以高发病率、高致死率的特点严重影响人类健康,并造成了极大的社会经济负担。促进心肌细胞增殖与再生是修复缺血导致的心脏损伤的关键。越来越多的研究表明,非编码RNAs参与调控心肌细胞的增殖与再生。该文总结了小RNAs(microRNAs,miRNAs)、长链非编码RNAs(long non-coding RNAs,lncRNAs)以及环状RNAs(circular RNAs,circRNAs)参与调控心肌细胞增殖与再生、修复损伤心脏及其相关的分子机制。此外,该文还展望了非编码RNAs促进心肌细胞增殖的潜在治疗作用以及心脏损伤后应用RNA治疗进行再生修复的前景。     

综述: 学习和记忆的跨代遗传：果蝇能告诉我们真相吗？

学习记忆是一个获取、储存和再巩固新知识的过程,并以行为作为输出信号.学习记忆是高等生物适应动态环境不可或缺的。学习和记忆能力缺陷会导致精神类疾病,如精神分裂症、抑郁症和阿尔兹海默病等.近年来,有研究发现这些精神类疾病能够遗传给后代,所以以动物模型来研究学习和记忆的跨代遗传机制已经开始.在这篇综述里,首先简要概括了目前有关学习和记忆的分子机制、神经环路和跨代遗传的可能机制;然后,讨论了利用果蝇模型来研究学习和记忆跨代遗传的可能性.最后,我们提供了可能的策略用以揭示果蝇学习和记忆跨代遗传的表观遗传机制.     

小RNAs在沉默转座因子中的作用

在很多生物基因组中都存在DNA成分的转座序列,它们能够转座到基因组的很多位点,对基因组造成很大的危害,如破坏编码基因、改变基因表达的调节网络、使染色体断裂或造成大范围基因重排等。真核生物已经进化出了多种机制来控制这些寄生核酸序列造成的损伤,以维持基因组完整性。虽然这些机制在不同生物中有些差异,但其中一种主要的机制是通过小RNAs介导的,这些小RNAs包括小干扰RNAs、piwi相互作用的小RNAs、微小RNAs、扫描RNAs和21U-RNAs等。这些小RNAs可以通过DNA水平剪切转座序列,或在转录和(或)转录后水平沉默转座成分。该文就这些小RNAs沉默转座成分的机制和功能做一论述。     

内源小RNAs在植物病原体抗性反应中的作用

内源小RNAs是动植物基因表达的重要调节分子,它们可以通过指导mRNA的降解、抑制翻译或染色体修饰等机制,在转录水平或转录后水平或两个水平沉默基因.内源小RNAs在植物生长发育和生物和非生物胁迫适应反应中具有重要作用,其中3种内源性的小RNAs参与了植物基本免疫反应和对病原体的特异性免疫反应.内源小RNAs的发现为植物抗菌和抗病研究开辟了新思路,就这几种内源性的小RNAs的产生和它们在植物抗病原体反应中的作用做一概述.     

小RNAs在生殖细胞发育过程中的作用

很多动物可以产生具调节作用的小RNAs,根据产生方式和作用机制可以将它们分为三类:微小RNAs(miRNAs)、与Piwi相互作用的RNAs(piRNAs)和内源小干扰RNAs(endo-siRNAs),这些小RNAs可以在生物生殖细胞发育过程中发挥重要作用。其中miRNAs的主要作用是调节蛋白质基因的表达;piRNAs主要的作用是沉默转座因子,但piRNAs主要存在于生殖细胞中;endo-siRNAs则可能具有上述两种主要作用。该文论述了这三种小RNAs在生物生殖细胞发育过程中的作用,同时也讨论了它们在治疗生物不育及其在生物节育方面的应用前景。     

SNARE蛋白及其相关蛋白在精子顶体反应中的作用

精子顶体反应是指精子顶体外膜与精子质膜发生细胞内多点融合的反应,其过程属于特殊的胞吐过程。精子顶体反应是一个复杂严谨的生理过程,不仅需要诱导剂的诱导,还需要多种相关膜融合蛋白的参与。SNARE蛋白及其相关蛋白能够调控哺乳动物细胞内的融合,尤其在精子顶体反应过程中发挥着重要作用。其中SNARE蛋白是核心成分,与其相关蛋白相互作用,共同参与精子顶体反应过程。现主要对SNAREs、Rab、Munc-18、complexin、synaptotagmin和α-SNAP等蛋白质在精子顶体反应中的作用进行概述。     

精子获能的分子机制

精子获能作为受精的前提条件,其机制目前尚未完全研究清楚。本文主要讨论了一些生化因子（如：血清、Ca^ 、HCO3^-、cAMP、PTP等）及生理因子（如pH、膜电位、自由基等）在精子获能中的重要作用。     

环境内分泌干扰物对基因甲基化的影响

环境内分泌干扰物广泛地存在于人类的生存环境中,大多数具有显著的生殖毒性,不仅影响胚胎神经系统及生殖系统的发育,并可有传代效应及致癌作用.研究表明,环境内分泌干扰物大多是通过表观遗传学机制发挥其毒性作用. 目前,此方面的研究主要集中在胎儿及新生儿期暴露于内分泌干扰物对机体基因甲基化修饰的改变方面.本文就环境内分泌干扰物对胚胎发育的影响,及其传代效应和致癌作用在基因甲基化修饰调控方面作一综述.     

以精子为载体的体外转基因猪胚胎研究

去精清精子与外源DNA共孵育,使其携带外源DNA,再与成熟卵母细胞进行体外受精,生产转基因猪胚胎,为通过胚胎移植生产转基因猪奠定基础。结果:通过PCR从不同时期胚胎中检测出携带外源DNA的阳性胚,说明精子与外源DNA共孵育能使精子携带外源DNA,并通过体外受精技术使外源DNA进入早期胚胎。     

Influence of Environmental Factors on the Chemotaxis of Bradyrhizobium japonicum

Dependence of motility and chemotaxis was studied in two strains of Bradyrhizobium japonicum upon several environmental factors. In both strains, chemotaxis was found to increase with an increasing concentration of the attractant (glucose) to 5.5 × 10^–2 M. Both motility and chemotaxis reached their maximum in the two- to three-day cultures at neutral pH. The maximum motility of these bacteria occurred at 40°C. The maximum values of chemotaxis in these microorganisms were, however, observed at 20–25°C. Chemotaxis in acidic or alkaline media and at low temperatures was found to be markedly weaker. Nonoptimal values of these parameters in soil may be a limiting factor for the interaction of the given bacteria with soybean roots.     

环境因子对奇异虉草和小子虉草种子萌发的影响

在室内条件下考察了环境因子温度、pH、盐分、土壤含水量以及种子埋深对外来入侵植物奇异虉草和小子虉草种子萌发和幼苗生长的影响,并与小麦进行对比研究.结果显示;(1)当温度为5℃、NaCl浓度为0.25 mol/L以及种子埋藏深度达到30 mm时,奇异虉草和小子虉草的种子完全不能萌发,而同等条件下小麦种子的发芽率分别依次为89.33%、53.33%和95.00%.(2)在pH 4.0～10.0和土壤含水量10.0%～25.0%条件下,奇异虉草和小子虉草的种子均能萌发;但pH在4.0和10.0以及土壤含水量低于15%时,其发芽率受到显著抑制;当土壤含水量为10%时奇异虉草和小子虉草的种子发芽率分别为19.33%和16.67%,而小麦种子的萌发完全受到抑制.(3)奇异虉草和小子虉草的幼苗最适生长环境为,温度25℃～30℃、pH为6.0～9.0、NaCl浓度0～0.05 mol/L以及种子埋藏深度为0～5 mm.研究表明温度、盐分和种子埋藏深度是影响奇异虉草和小子虉草种子萌发的关键因素,而偏碱性环境更有利于其种子萌发,其种子萌发对干旱胁迫的耐受性强于小麦.     

Transgenerational inheritance of sexual attractiveness via small RNAs enhances evolvability in C. elegans

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环境因子和外源化学物质对果树UFGT基因的影响

近几年来,花色苷对果树叶片和果皮着色的作用虽备受关注,但对其合成途径中UDP-葡萄糖：类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶基因（UFGT）的研究以及环境因子和外源化学物质对该基因的影响仍缺乏系统评述。文章描述了UFGT基因的基本特性,并基于国内外相关研究进展,介绍了UFGT基因在果树花色苷合成及果皮着色等方面的作用,重点总结分析了环境因子和外源化学物质对UFGT基因的影响,并对今后的研究方向进行了展望,以期为进一步研究UFGT基因提供参考依据。     

The Effects of Demographic Factors on the Environmental Awareness of Omani Citizens

In year 2007, a survey was conducted in the Sultanate of Oman in order to evaluate the current environmental awareness of the Omani general public and their willingness to protect the environment. The focus of the survey was to explore the role played by demographic factors (sex, age, and education level) in determining the environmental awareness of the Omani public. The survey was administered to 425 respondents among all areas of the entire Muscat governorate in Oman. The results of the survey revealed that the environmental awareness of the Omani public was related to gender, age, and education level. Males were found to have a higher level of knowledge about environmental issues than females. Males were also more environmentally concerned and tended to engage in more environmental behaviors than females. Younger and more educated respondents tended to be more knowledgeable and concerned about the environment than older and less educated respondents.     

环境因子调控植物花青素苷合成及呈色的机理

花青素苷（anthocyanin）是决定被子植物花、果实和种皮等颜色的重要色素之一。花青素苷的合成与积累过程往往与植物发育过程密切相关,由内外因子共同控制。环境因子通过诱导植物体内花青素苷合成途径相关基因的表达来调控花青素苷的呈色反应。该文追踪了国内外相关研究,认为光是影响花青素苷呈色的主要环境因子之一,光质和光强均能在一定程度上影响花青素苷的合成,其中光质起着更为关键的作用;低温能诱导花青素苷的积累,高温则会加速花青素苷的降解;不同的糖类物质均能影响花青素苷的合成,大部分结构基因和调节基因的表达均受糖调控。关于花发育与花青素苷呈色的关系、观赏植物花色对环境因子的响应以及花青素苷抵御逆境的机理尚待深入研究。因此,综合考察花发育与植物花青素苷合成及其呈色之间的关系,特别是光周期对花发育的影响导致花青素苷合成及呈色的机理是花色研究的一个重要课题。利用环境因子调控花色将会极大地提高花卉的观赏价值。