PcG蛋白转录抑制复合物组份的功能及构成的时空特征

PcG蛋白主要以PRC1和PRC2两组复合物的形式存在,通过参与核小体组蛋白翻译后修饰等机制,发挥调控靶基因转录的功能. PRC1复合体中的RING1A/B具有使组蛋白H2AK119泛素化的活性;PRC2中的EZH2具有使组蛋白H3K27三甲基化的活性,形成PRC1锚定到核小体上的位点. PcG蛋白的表达特征具有发育阶段和细胞类型时空特异性. 长链非编码RNA等反式作用因子能募集PcG蛋白结合于靶基因,发挥靶向作用. 本文就PcG蛋白功能、构成的时空特异性、募集机制及其与疾病发生的关系研究进展做一综述.     

Polycomb group蛋白复合体

Polycomb group (PcG) 蛋白是一组通过染色质修饰调控靶基因的转录抑制子, 从生化和功能上它可以分成两个主要的核心蛋白复合体PRC1(Polycomb repressive complex 1)和PRC2(Polycomb repressive complex 2)。研究发现PcG蛋白不仅控制个体正确的发育模式, 而且与细胞的增殖、分化和肿瘤发生有关。文章就PcG蛋白的组成、作用机制及功能进行综述, 并对PcG未来的研究方向进行展望。     

PcG蛋白转录抑制复合物组分的功能及构成的时空特征

PcG蛋白主要以PRC1和PRC2两组复合物的形式存在,通过参与核小体组蛋白翻译后修饰等机制,发挥调控靶基因转录的功能.PRC1复合体中的RING1A/B具有使组蛋白H2AK119泛素化的活性;PRC2中的EZH2具有使组蛋白H3K27三甲基化的活性,形成PRC1锚定到核小体上的位点.PcG蛋白的表达特征具有发育阶段和细胞类型时空特异性.长链非编码RNA等反式作用因子能募集PcG蛋白结合于靶基因,发挥靶向作用.本文就PcG蛋白功能、构成的时空特异性、募集机制及其与疾病发生的关系研究进展做一综述.     

hpc2研究进展

生物个体的胚胎发育以及细胞的增殖、分化,都同时受到多种基因的严格调控,PcG基因家族就是一类重要的发育相关基因.而hPc2基因是人PcG基因家族中的一个重要成员,其编码的HPC2蛋白,不仅可以和HPH、BMI-1以及RINGI等其他人类PcG蛋白结合形成HPC/HPH PcG复合体,以蛋白复合体的形式参与对homeotic基因的表达抑制,以维持机体的正常发育以及细胞的增殖和定向分化,还发现它能与其他多种蛋白质相结合,提示HPC2可能具有多种功能.因此,对hPc2的深入研究不仅有助于进一步阐明PcG基因家族的作用机理,扩展人们对基因表达调控的认识,还有助于发现PcG基因家族与其他信号转导通路的联系,更好地理解细胞信号网络系统.     

PcG蛋白复合体对Hox基因调节的研究

PcG蛋白广泛参与到生长、发育、增殖、分化以及肿瘤发生等重要过程.而目前为止对PcG蛋白的靶基因研究最透彻的就是Hox家族. Hox基因存在于一个高度保守的基因簇内,在调控维持正常发育及肿瘤发生中有重要作用.一般认为,PcG蛋白复合物对Hox基因进行以组蛋白表观修饰为主的沉默作用,指导Hox基因适时适地发挥功能. 同时,这个过程还需要DNA连接蛋白、ncRNA等分子的辅助.本文对Hox基因和PcG蛋白的组成和功能进行介绍,并重点归纳总结了对二者关系的经典和最新认识.     

PcG蛋白在干细胞调控中的作用

PcG (polycomb group)蛋白作为一种表观遗传修饰系统,在动物和植物中具有 保守性.从功能上讲,PcG蛋白可以分为PRC1（polycomb repressive complex 1）和 PRC2（polycomb repressive complex 2）两个核心蛋白复合体. PRC2含有组蛋白甲 基化酶的活性,而PRC1在泛素连接酶E3介导的组蛋白泛素化中发挥作用,二者通过对 组蛋白的修饰控制靶基因转录. 近来研究表明,PcG蛋白对干细胞数量维持和命运转变 有重要的调控作用,其成员表达失调或缺失导致许多恶性肿瘤的发生或导致植物细胞 丧失分化能力、形成愈伤组织. 本文简要综述了PcG蛋白的组成及其在干细胞调控中 的作用.     

拟南芥印迹基因MEA

MEDEA(MEA)是第1个在拟南芥胚乳中发现的印迹基因.MEA基因的印迹受甲基转移酶MET1和DNA糖基酶DME之间的拮抗作用调控.MEA基因编码polycomb group(PcG)蛋白,并与FIE、MSI1等其他PcG蛋白形成复合物,维持与细胞增殖相关基因的表达抑制状态.mea突变会启动未受精状态下中央细胞核的复制,而使种子发生败育.目前已发现Ⅰ型MADSbox基因PHERES1是受MEA直接作用的.研究MEA基因对种子发育的调控,不仅有助于阐明原胚及胚乳启动的机制,在无融合生殖研究中也有意义.PcG蛋白在动植物中的强保守性说明,PcG基因印迹在个体发育过程中有调控作用.     

Polycomb Group蛋白复合体与植物春化作用

Polycomb Group(PcG)蛋白能形成Polycomb Repressive Complex 1(PRC1)和PRC2等复合体,通过一个保守且表观遗传的机制调节基因表达并控制动植物的发育。拟南芥中由VERNALIZATION2参与形成的PRC2复合体(VRN2-PRC2)在春化过程中能对主要开花抑制基因FLOWER LOCUS C(FLC)的染色质进行组蛋白甲基化修饰,形成H3K27me3(组蛋白H3第27位赖氨酸三甲基化)等转录抑制标记,从而抑制FLC转录,促进开花。虽然麦类作物的春化机理与拟南芥有较大差异,但最近的研究表明麦类作物春化过程也受PcG蛋白调控。文章对拟南芥PcG蛋白介导的春化调节机制进行综述,期望能对植物尤其是麦类作物的春化机理研究提供资料。     

多梳蛋白CBX家族在哺乳动物中结构与功能多样性的研究进展

多梳蛋白家族(PcG)是一类重要的表观遗传调控因子,主要参与维持特定基因的转录沉默,与多种干细胞的干性维系、细胞分化、细胞周期的调控、细胞衰老、X染色体失活、基因印记、癌症的发生发展等一系列细胞生理及病理活动密切相关.PcG蛋白主要形成PRC1和PRC2两类多梳蛋白抑制复合体,它们彼此相互协同调控基因的表达.其中Chromobox同源蛋白即CBX蛋白作为PRC1复合体的核心组分协助招募并稳定PRC1到染色质的特定区域.在哺乳动物中,CBX蛋白家族包含5个成员,它们在结构和功能方面既有共性又有特性,本文主要就多梳蛋白CBX家族在哺乳动物中结构与功能多样性的研究进展作一综述.     

hpc2研究进展

生物个体的胚胎发育以及细胞的增殖、分化,都同时受到多种基因的严格调控,PcG基因家族就是一类重要的发育相关基因.而hPc2基因是人PcG基因家族中的一个重要成员,其编码的HPC2蛋白,不仅可以和HPH、BMI-1以及RING1等其他人类PcG蛋白结合形成HPC/HPH PcG复合体,以蛋白复合体的形式参与对homeotic基因的表达抑制,以维持机体的正常发育以及细胞的增殖和定向分化,还发现它能与其他多种蛋白质相结合,提示HPC2可能具有多种功能.因此,对hPc2的深入研究不仅有助于进一步阐明PcG基因家族的作用机理,扩展人们对基因表达调控的认识,还有助于发现PcG基因家族与其他信号转导通路的联系,更好地理解细胞信号网络系统.     

PRCl Marks the Difference in Plant PcG Repression

ABSTRACT From mammals to plants, the Polycomb Group （PcG） machinery plays a crucial role in maintaining the repres- sion of genes that are not required in a specific differentiation status. However, the mechanism by which PeG machinery mediates gene repression is still largely unknown in plants. Compared to animals, few PcG proteins have been identi- fied in plants, not only because just some of these proteins are clearly conserved to their animal counterparts, but also because some PcG functions are carried out by plant-specific proteins, most of them as yet uncharacterized. For a long time, the apparent lack of Polycomb Repressive Complex （PRC）I components in plants was interpreted according to the idea that plants, as sessile organisms, do not need a long-term repression, as they must be able to respond rapidly to environmental signals; however, some PRC1 components have been recently identified, indicating that this may not be the case. Furthermore, new data regarding the recruitment of PcG complexes and maintenance of PcG repression in plants have revealed important differences to what has been reported so far. This review highlights recent progress in plant PcG function, focusing on the role of the putative PRC1 components.     

一种新型SUMO E3连接酶CBX4的化学修饰作用

多梳蛋白家族（polycomb group proteins,PcG）是一类在染色质水平上通过表观遗传修饰抑制靶基因转录的调节因子,它在调节细胞周期、DNA修复、细胞分化、衰老和死亡中起到重要作用。CBX4作为PcG家族中唯一具有SUMO E3 连接酶活性的成员,可以作用于多种底物,包括HIPK2、SIP1、CtBP、CTCF、Dnmt3a和HIF-1α等。底物的SUMO化修饰依赖于特定的结构基础,而且SUMO化的底物功能也会相应发生改变。同时,CBX4还可以被其它分子,如HIPK2, SENP2等进行磷酸化以及去SUMO化等修饰。本篇综述详细阐述了CBX4对底物的SUMO化修饰、自身被修饰及其生物学功能的变化。     

PHF1在肿瘤DNA损伤修复中的作用

轻微的DNA损伤可启动损伤修复途径,严重的DNA损伤则会启动细胞休眠或凋亡途径。PHF1是PcG蛋白家族中的重要组分,参与复杂的生物学过程,包括DNA损伤修复、细胞休眠或凋亡、组蛋白翻译后修饰和染色体重排。本文主要对PHF1的结构、参与的信号通路、翻译后修饰及生物学功能做小结和展望,为PHF1进一步研究提供理论基础。     

Expression,Imprinting, and Evolution of Rice Homologs of the Polycomb Group Genes

Polycomb group proteins （PcG） play important roles in epigenetic regulation of gene expression. Some core PeG proteins, such as Enhancer of Zeste （E（z））, Suppressor of Zeste （12） （Su（z）12）, and Extra Sex Combs （ESC）, are conserved in plants. The rice genome contains two E（z）-Iike genes, OsiEZ1 and OsCLF, two homologs of Su（z）12, OsEMF2a and OsEMF2b, and two ESC-like genes, OsFIE1 and OsFIE2. OsFIE1 is expressed only in endosperm; the maternal copy is expressed while the paternal copy is not active. Other rice PcG genes are expressed in a wide range of tissues and are not imprinted in the endosperm. The two E（z）-Iike genes appear to have duplicated before the separation of the dicots and monocots; the two homologs of Su（z）12 possibly duplicated during the evolution of the Gramineae and the two ESC- like genes are likely to have duplicated in the ancestor of the grasses. No homologs of the Arabidopsis seed-expressed PcG genes MEA and FIS2 were identified in the rice genome. We have isolated T-DNA insertion lines in the rice homologs of three PcG genes. There is no autonomous endosperm development in these T-DNA insertion lines. One line with a T-DNA insertion in OsEMF2b displays pleiotropic phenotypes including altered flowering time and abnormal flower organs, suggesting important roles in rice development for this gene.     

CBX4与HOXA5在慢性粒细胞白血病中的表达及相互作用研究

Polycomb group complex（PcG）作为发挥转录抑制作用的重要表观遗传调控复合物,参与发育、衰老以及肿瘤发生等重要病生理过程。PcG成员众多,分为PRC1与PRC2两种复合物,各组分间功能既协同,又不失特性。PRC1中的CBX4独特的结构域使其功能尤为特殊。近年发现,作为一类造血干细胞恶性克隆性疾病,白血病中常伴有PcG基因的异常表达或者突变。本研究通过qPCR发现,在慢性粒细胞白血病（chronic myeloid leukemia, CML）患者外周血白细胞中存在CBX4的表达明显下调,而PcG经典靶基因HOX家族中的HOXA5则表现为上调。给予伊马替尼（Imatinib）治疗后,二者均向相反方向恢复至正常人的表达水平,并且CBX4的表达水平与CML的经典分子标志物BCR ABL1融合基因有较好的相关性。上述结果提示,CBX4可以作为CML潜在的预后标志物。为了进一步揭示CBX4与HOXA5是否存在相互作用关系,本文通过双荧光素酶实验证实,CBX4能通过HOXA5的启动子而负调控其表达。本研究发现,CBX4与HOXA5在CML中存在负相关的异常表达,且证明CBX4可作为HOXA5的负调控因子。     

LIM蛋白KyoT与PcG蛋白的相互作用

KyoT为LIM结构域蛋白 ,可与转录因子RBP J相互作用并抑制RBP J介导的转录激活。为了研究其功能 ,用酵母双杂交法筛选了与KyoT相互作用的蛋白质 ,其中包括同属于PcG (polycombgroup)家族的蛋白质Ring1和hPc2 (humanpolycomb2 )。为进一步验证KyoT2与Ring1和hPc2的相互作用 ,首先在酵母中证实了KyoT2与它们的相互作用并得到阳性结果。然后做GST pulldown实验在体外验证了KyoT2与Ring1和hPc2在体外的相互作用。进而又构建了KyoT2与Ring1和hPc2不同的截短体 ,利用酵母双杂交进一步验证了它们相互作用的区段 ,发现KyoT的LIM结构域与Ring1的全长相互作用 ,与hPc2的C末端和全长相互作用。本研究验证了KyoT2与Ring1和hPc2的相互作用 ,对探讨KyoT的功能以及分析Notch信号途径与PcG家族的关系提供一定的依据。     

组蛋白甲基酶EZH2的研究进展

EZH2(enhancer of zeste homolog 2)作为重要的表观遗传修饰物,是PcG(Polycomb group)蛋白家族的重要成员之一,在调控基因表达的过程中起关键作用。EZH2主要对组蛋白H3K27进行甲基化,从而沉默下游基因。它在细胞增殖、分化及肿瘤形成方面都有重要作用。特别是近年来的研究表明,EZH2与很多恶性肿瘤的转移和侵略有关。随着对其研究的深入,EZH2将有望在新药作用靶点及疾病治疗方面发挥作用。     

PcG家族CBX2基因的发现及其在哺乳动物性发育中的作用

Polycomb group complex (PcG)作为发挥转录抑制作用的重要表观遗传调控复合物参与发育、衰老以及肿瘤发生等重要生理过程。Pc G家族成员,包括PRC1 (Polycomb repressive complex 1)与PRC2 (Polycomb repressive complex 2)两种复合物,各组分间功能既协同,又不失特性,色素框同源蛋白(Chromobox homolog CBX)是PRC1的主要核心蛋白,其家族的成员之一CBX2近年来成为研究的热点。本研究综述了CBX2基因的发现、基因和蛋白质的结构组成及其在人和鼠不同组织的表达情况,阐述了CBX2在哺乳动物性发育中的作用及研究进展,发现CBX2除参与PcG复合体发挥转录抑制作用外,还具有基因转录激活作用,它作为哺乳动物性别决定级联中SRY (Sex region of Y chromosome)的上游基因可直接激活靶基因SF1/NR5A1的表达,如果CBX2基因突变或缺失将使雄性小鼠发生性反转,在人类中造成46,XY性发育障碍(disorders of sex development, DSD),为进一步研究CBX2基因在动物性发育调控中的作用提供依据。     

科研快讯

《科学》：科学家利用光控制蛋白质活性;《自然》：利用单个干细胞成功造出前列腺;研究发现：实验鼠脑内一种钙结合蛋白可影响神经活动