基因组学:揭秘人类特有遗传变异对大脑皮层进化与发育的影响

大脑皮层是人类最高级的神经中枢,控制着人类区别于其他生物的认知能力,其结构与功能的高度复杂性起源于人类特有的遗传变异。应用基因组学技术,大脑皮层发育和进化的分子机制已经被逐步揭示。本文概述了基因组学技术如何运用于研究人类特有的遗传变异对大脑皮层发育与进化的影响,涉及采取基因组学方法研究人类和黑猩猩等其他哺乳类动物大脑皮层的基因表达差异以及重要的非编码调控序列—人类加速进化区(Human accelerated regions,HARs)在大脑发育过程中扮演的角色,并讨论了未来人类特有遗传变异在神经生物学领域的研究趋势。     

综述: 长链非编码RNA对动脉粥样硬化等疾病影响的研究新进展

动脉粥样硬化是一种以胆固醇等脂质代谢紊乱为主要特征的病理过程,严重影响人类健康．随着遗传学和生物信息学研究的发展,曾被认为无作用的非编码基因序列逐步受到研究者的关注．长链非编码RNA(lncRNA)通过表观遗传调控、转录调控和转录后调控等途径参与剂量补偿效应、基因组印记、细胞发育分化等重要生物学过程,从而影响人类的生长发育、代谢、衰老及疾病等进程．最新研究发现,lncRNA可参与血管内皮细胞的损伤与修复、血管平滑肌细胞的增殖与迁移、巨噬细胞胆固醇的流出与炎症反应、脂质的沉积与斑块的形成等过程,从而影响动脉粥样硬化及其他心血管疾病的发生与发展．     

长链非编码RNA对动脉粥样硬化等疾病影响的研究新进展

动脉粥样硬化是一种以胆固醇等脂质代谢紊乱为主要特征的病理过程,严重影响人类健康.随着遗传学和生物信息学研究的发展,曾被认为无作用的非编码基因序列逐步受到研究者的关注.长链非编码RNA(lnc RNA)通过表观遗传调控、转录调控和转录后调控等途径参与剂量补偿效应、基因组印记、细胞发育分化等重要生物学过程,从而影响人类的生长发育、代谢、衰老及疾病等进程.最新研究发现,lnc RNA可参与血管内皮细胞的损伤与修复、血管平滑肌细胞的增殖与迁移、巨噬细胞胆固醇的流出与炎症反应、脂质的沉积与斑块的形成等过程,从而影响动脉粥样硬化及其他心血管疾病的发生与发展.     

ZNF143调控基因表达的机理

ZNF143(zinc finger protein 143)是由7个锌指结构组成的C2H2型转录因子,其在绝大多数脊椎动物的不同组织、细胞中广泛表达。但通常情况下,ZNF143在癌组织、胚胎发育过程中的表达高于正常组织。研究发现,ZNF143主要通过参与编码和非编码基因的激活,从而在细胞周期、细胞增殖与分裂等细胞活动中发挥重要作用。更为重要的是,近几年研究表明,ZNF143通过与其他调控蛋白质形成转录起始复合物来介导远距离染色质的相互作用,从而参与染色质结构的形成,推测其在细胞身份及命运决定中发挥重要功能。此外,由于ZNF143的表达异常往往伴随着肿瘤的发生,因此,近些年针对ZNF143来设计药物靶点的研究也取得了一定的进展。     

拟南芥YUAN1基因调控器官形状和大小

器官形状和大小的控制是一个基本的发育生物学过程, 受细胞分裂和细胞扩展的影响。到目前为止, 人们对植物器官形状和大小的调控机制知之甚少。本实验室前期研究发现了一个种子和器官大小的调控基因DA1, 其编码一个泛素受体。在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中, DA1通过抑制细胞的分裂来限制种子和器官的大小。本研究通过激活标签的方法在da1-1突变体背景下筛选到一个叶子形状发生改变的半显性突变体(yuan1-1D)。yuan1-1D形成短而圆的叶片和短的叶柄, 细胞学分析显示, 叶片和叶柄变短的主要原因是细胞的长向扩展降低导致的。YUAN1编码一个含有PHD锌指结构域的蛋白。GFP-YUAN1融合蛋白定位在细胞核内。过量表达YUAN1基因导致叶片和叶柄变短。遗传学分析显示, YUAN1和DA1、ROT3以及ROT4在控制叶片形状和大小方面作用于不同的遗传途径中。因此, 本研究鉴定了一个新的控制器官形状和大小的基因YUAN1, 为阐明植物器官形状和大小调控的分子机制提供了重要线索。     

PVT1在恶性肿瘤发生发展中的作用及机制

长链非编码RNA在调节细胞的生长、分化及其他生物学过程中具有重要作用,且与恶性肿瘤等常见疾病密切相关.人类长链非编码RNA PVT1的编码基因由于位于染色体8q24这一脆性位点且临近癌基因MYC而受到广泛关注.浆细胞瘤可变异位基因1(PVT1)在多种肿瘤中高表达,是潜在的癌基因;PVT1也能因染色体断裂重排而与其他基因形成新的融合基因影响恶性肿瘤的表型;PVT1还可与MYC基因相互作用,通过多种途径参与恶性肿瘤细胞的增殖、凋亡等调控.本文对PVT1在恶性肿瘤发生发展中的作用及其机制进行综述.     

microRNA在心脏发育与疾病中功能研究进展

microRNAs(miRNAs)是一种基因组编码的小RNA,它们通过与目标mRNA分子的3'端非编码区域(3'UTR)互补配对导致mRNA分子稳定性和翻译受到抑制,在调节细胞增殖、凋亡、分化和肿瘤发生等多种生物学过程中起重要作用.心脏是人体的重要器官之一,其发育与疾病发生过程非常复杂,受到多种信号通路的调控.近期的研究表明,miRNAs在心脏的发生发育与疾病过程中都发挥着重要的作用,本文将对这方面的研究进展作一综述.     

AGO在非编码RNA功能中的作用

AGO(argonaute)蛋白家族存在于几乎所有的物种中,是一种高度保守的碱性蛋白。AGO蛋白在细胞整个生命进程中发挥重要角色,参与m RNA降解、基因沉默、蛋白翻译等多种细胞进程。AGO蛋白也可与不同的非编码RNA结合发挥重要的作用。研究非编码RNA基因的作用机制,有助于发现新的与器官形成、胚胎发育和生长相关的调控因子,进一步探究人类疾病发病机制,为开发新的治疗各种疾病的手段提供理论基础。该文主要对AGO在非编码RNA中的生物学作用加以综述。     

长非编码RNA与肿瘤代谢

长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)通过对基因的表达调控及形成蛋白质复合体等多种机制,广泛地参与细胞的增殖、分化、凋亡、迁移、衰老及代谢等各种生命过程,其表达与机体的正常发育以及人类的重大疾病发生密切相关。对近年来lncRNA与细胞代谢,主要是糖代谢和脂代谢的最新进展作一简要综述。     

长链非编码RNA的功能及其研究

长链非编码RNA(Long noncoding RNAs,lncRNAs)是一类无或少有蛋白编码能力的复杂长链非编码RNA,在大部分真核生物基因组被转录。目前大多数lncRNAs已分类,但其功能有待深入研究。已有研究表明lncRNAs在调节生长发育、细胞定向分化、亚细胞结构分布、进化选择和人类疾病的关系等方面有重要作用。本文就对lncRNAs的功能及其在医学方面的研究进展作一综述。     

长非编码RNA-Tug1在大脑皮层发育过程中的初步研究

哺乳动物大脑皮层发育过程中,神经前体细胞精密有序地产生不同类型的子代细胞,如神经元和胶质细胞.特异转录因子精确激活或抑制性状决定基因在该过程中发挥决定性作用.最近的研究发现,长非编码RNA(lncRNA)在器官发育和疾病发生过程中发挥重要的基因调控功能,但lncRNA在大脑皮层发育过程中发挥的作用尚不清楚.本研究发现,在小鼠大脑皮层发育过程中,lncRNA-Tug1的表达量随着神经元的产生而显著上调.组织原位杂交显示,在皮层发育的几个关键时期,Tug1广泛分布于背侧前脑神经前体细胞及其子代细胞中.应用小鼠子宫内电穿孔技术敲低Tug1,发现Tug1对神经前体细胞的增殖或分化没有显著性影响.本研究构建了特异针对Tug1转录起始位点上游的TALEN表达载体,在培养的小鼠细胞里发现它们具有显著的切割效率.下一步将在Tug1转录起始位点5′端敲入多聚腺苷酸尾(Poly A)信号片段,以构建Tug1失活小鼠模型,研究Tug1在皮层发育过程中的作用,并探索高效建立lncRNA失活小鼠模型的途径.     

非编码RNA在细胞自噬中的研究进展 *

细胞自噬是细胞在应激条件下降解胞内受损成分的过程,涉及多信号分子参与。在疾病发生、发展过程中,细胞自噬既可抑制或延缓疾病发展,还可使病情恶化,故寻找在不同阶段调控细胞自噬作用的因子探究其有效作用靶点具有重要意义。非编码RNA(noncoding RNA,ncRNA)是从基因组中转录出来的不行使编码蛋白质作用的一类RNA的总称。进几年来,越来越多不同ncRNA被发现,并在动物机体生理和病理过程中发挥着重要的调控作用。已有研究表明,ncRNA在细胞自噬发生过程起到重要的调控作用。从微小RNA(MicroRNA,miRNA)、长链非编码RNA(Long noncoding RNAs,lncRNA)、环状RNA(CircularRNA,circRNA)几方面综述了ncRNA在细胞自噬通路中的调节作用,为癌症等疾病治疗以及分子标记提供理论指导和新思路。     

杆状病毒诱导昆虫细胞凋亡的初步研究

细胞凋亡 (ａｐｏｐｔｏｓｉｓ)最早被定义为一种有秩序、受控制并按某种预定程序发展的生理性的自然死亡过程 (ｋｅｒｒｅｔａｌ1 972 ) ,其特征是细胞收缩 ,染色质凝聚成块状 ,形成凋亡小体[1] 。但其最主要的特征是细胞ＤＮＡ受到一种被激活的内源性核酸酶的降解 ,凝胶电泳时呈现出特征性的梯形带 (Ｗｙｌｌｉｅ,1 980 )。病毒感染是常见导致细胞凋亡的重要因素 ,杆状病毒同样诱导昆虫细胞凋亡 ,同时 ,作为打破宿主防御体系的一种策略 ,杆状病毒可通过自身编码抗凋亡基因的表达 ,抑制细胞凋亡以利于自己的增殖[2 ] 。细胞调亡和病毒抗凋…     

非编码RNA在胚胎干细胞中的研究进展

非编码RNA(non-coding RNAs,ncRNAs)通常因不能编码蛋白质而被误认为是一类无用序列。近年来,随着基因组测序等相关技术的发展,对ncRNAs的研究越来越受到人们的重视,更多的ncRNAs及其生物学功能被揭示,其广泛参与细胞生长、增殖、分化、凋亡等一系列生命进程的调控。胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)研究是现代生物学发展最受关注的领域之一,其多能性的维持机制与分化的调控网络一直都是有待突破的核心问题,也成为了其应用于临床的主要障碍。ncRNAs在ESCs的许多生物学过程,特别是自我更新和多能性维持的过程中,发挥着重要的调控作用。ncRNAs的研究对于了解ESCs自我更新和多向分化的机制具有重要意义,关于ncRNAs与ESCs的研究是当前生命科学研究的前沿热点之一。现就ncRNAs及其在ESCs中的研究进展予以综述。     

人类基因组中的保守非编码元件

比较基因组学的研究发现: 人类基因组中约5%的序列受到选择压力的限制, 但编码序列只占其中很小一部分, 约3.5%是保守、非编码序列。这些保守非编码元件具有重要功能。可能在染色质构型(高级结构)、DNA转录和RNA加工等不同水平参与了基因的表达调控, 与哺乳动物的形态发生和人类疾病相关。文章简要综述了保守非编码元件的识别、功能及验证、起源演化以及与人类疾病的关系。     

病毒对细胞凋亡的影响及作用机理

自Kerr等1972年提出细胞凋亡(apoptosis)概念以来,这一生物学现象的研究已受到广泛重 视,细胞凋亡是细胞在一定的生理或病理条件下,遵循自身程序进行自杀的过程,但它与程 序化细胞死亡(PCD)不是同一现象 [1]}.程序化细胞死亡具有严格的基因时控性 ,一定时间 内使某些细胞死亡而让另外一些细胞新生,其调控是非常精确的.细胞凋亡虽也涉及基因调 控,但它只是瞬时发生的形态学变化过程,它以细胞皱缩,胞浆致密,染色质浓缩成大小不 等的块状,DNA梯级性降解,细胞膜内陷形成多个凋亡小体等生化和形态学变化为其特征.     

非编码RNA研究进展

非编码RNA是指不具备蛋白质编码能力的RNA,包括转运RNA、核糖体RNA、小核仁RNA(small nucleolar RNA, snoRNA)以及长非编码RNA(long noncoding RNA, lncRNA)等.非编码RNA广泛参与生命活动中重要的生物功能,如生物个体的发育与分化、生殖、细胞凋亡和细胞重编程等,并且与人类疾病密切相关.近年来,随着我国经济的发展和人口老龄化,心血管疾病、肿瘤、代谢性疾病等疾病已成为威胁中国居民健康的重大慢性非传染性疾病,一些罕见病,例如小胖威利综合征(Prader-Willi syndrome, PWS)也随着人口基数的不断增大逐渐影响我国居民的身体健康.随着对这些慢性疾病及罕见疾病发生发展的相关机制研究,我国科学家发现非编码RNA与这些疾病密切相关.非编码RNA参与调控一系列的心血管疾病、肿瘤、代谢性疾病、感染免疫性疾病和PWS等疾病过程.本文对我国学者在非编码RNA领域的贡献进行综述,详细阐述了非编码RNA的加工形成和功能研究等主要进展,并对探究这些非编码RNA与PWS、心血管疾病、肿瘤、代谢性疾病和感染免疫性疾病等发生发展中的重要调控作用,以及我国科学家对该领域的贡献进行了详细的综述和总结.     

长非编码RNA研究进展

长非编码RNA是指一类长度大于200个核苷酸、不编码蛋白质的非编码RNA.越来越多的研究表明,人类基因组中高达90%的非编码蛋白质的区段同样具有重要作用,而不是所谓的"转录噪声".针对长非编码RNA的功能研究表明,其在转录起始的调控、转录及转录后的调控中均发挥着重要作用,因而影响着各种各样的生物学过程.本综述围绕近几年长非编码RNA的研究成果,总结了长非编码RNA的起源与进化、新型的长非编码RNA类型、典型的长非编码RNA作用机制以及长非编码RNA在发育与细胞重编程过程中的研究,同时也概述了长非编码RNA与表观遗传调控和癌症的关系以及长非编码RNA研究的相关技术.系统发现长非编码RNA并阐明其功能机制,将对现代生命科学具有重大的意义.     

与肿瘤相关的MicroRNA研究进展

MicroRNA（smiRNAs）是一类进化上保守的单链非编码小分子RNA,它作为基因表达调控因子在转录后水平调节基因表达。最近研究发现,miRNA能够控制细胞生长、凋亡及分化;miRNA的表达与癌症相关,并在肿瘤的形成过程中发挥着重要的作用。因此,miRNA的研究对于揭示基因表达的调控机理、人类疾病防治及生物进化探索具有重要意义。     

化石人类脑演化研究概况

脑演化是人类演化的一个重要组成部分,其研究可以为人类起源、演化、人群关系及语言、智力等方面提供重要的信息。脑演化的主要证据是通过研究颅内模（endocast）及颅骨的形态得到的。颅内模是从颅骨内表面得到的脑的外部形态。有时颅骨的内腔充满泥沙,并且为钙质所结固,可以自然形成颅内模。也可以人工制作颅内模。颅内模和颅骨的内表面能够提供人类脑髓及神经进化方面的直接证据。对化石人类脑演化的研究主要包括以下几个方面的内容：测量或估计脑量的大小及其和身体大小之间的关系;研究脑量随时间的变化过程;通过对早期人类颅内模表面沟回形态特征的研究,探索脑功能区在早期人类和猿类的区别及在演化上的变化;左右大脑不对称性与一侧优势关系,探讨语言的起源和惯用手的脑功能基础等;脑膜中动脉系统、静脉窦系统及与血液循环相关的排泄孔的变化,探讨大脑各部分比例的变化和功能的日益复杂对供血需求的影响;通过对人类脑演化的研究,探讨人类进化的原因。本文通过对以上几个方面及其中国化石脑演化研究的介绍,对化石人类脑演化的研究概况作综合论述和简单回顾。