H2A-H2B类型组蛋白及其伴侣蛋白的研究进展

染色质是真核细胞中遗传物质DNA的载体,染色质结构动态变化与DNA复制、转录、重组、修复等重要生物学事件密切相关.组蛋白是染色质结构的基本组成元件之一,组蛋白变体和组蛋白修饰是两类基本的染色质结构调控因子.在构成核小体的四种核心组蛋白(H2A、H2B、H3、H4)当中,H2A拥有最多的变体类型并在染色质结构调控中发挥重要作用.H2A组蛋白伴侣对H2A组蛋白及其变体的特异识别对于后者的折叠、修饰、传递、转运、组装、移除等生物学功能至关重要.本文着重探讨了组蛋白伴侣特异识别H2A组蛋白的分子机理,二者调控染色质结构的作用机制以及相应的生物学意义.     

综述: H2A-H2B类型组蛋白及其伴侣蛋白的研究进展

染色质是真核细胞中遗传物质DNA的载体,染色质结构动态变化与DNA复制、转录、重组、修复等重要生物学事件密切相关.组蛋白是染色质结构的基本组成元件之一,组蛋白变体和组蛋白修饰是两类基本的染色质结构调控因子.在构成核小体的四种核心组蛋白(H2A、H2B、H3、H4)当中,H2A拥有最多的变体类型并在染色质结构调控中发挥重要作用.H2A组蛋白伴侣对H2A组蛋白及其变体的特异识别对于后者的折叠、修饰、传递、转运、组装、移除等生物学功能至关重要.本文着重探讨了组蛋白伴侣特异识别H2A组蛋白的分子机理,二者调控染色质结构的作用机制以及相应的生物学意义.     

芽殖酵母和裂殖酵母中异染色质形成机制

芽殖酵母(Saccharomyces cerevisiae)和裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)是用来研究异染色质形成、细胞周期、DNA复制等重要细胞功能的理想单细胞真核生物.本文主要介绍这2种酵母中异染色质形成的机制.异染色质是一种抑制基因转录和DNA重组的特殊染色质结构.尽管在芽殖酵母和裂殖酵母中异染色质形成都需要组蛋白修饰,但异染色质建立的机制不同.在芽殖酵母中参与异染色质形成的主要蛋白是Sir1-4蛋白（其中Sir2为组蛋白H3去乙酰化酶）,而组蛋白H3赖氨酸9甲基化酶Clr4和异染色质蛋白Swi6在裂殖酵母异染色质形成中起关键的作用.在这两个酵母中,参与异染色质形成的组蛋白修饰蛋白由DNA结合蛋白招募到异染色质.此外,裂殖酵母也利用RNA干扰系统招募组蛋白修饰蛋白.     

Chromodomain蛋白在表观遗传调控中的功能

克罗莫结构域 (chromatin organization modifier domain, chromodomain)是与染色质结构相关的进化上保守的蛋白质模体。Chromodomain中芳香族氨基酸残基组成保守的疏水“box”结构与“组蛋白密码”中的二甲基或三甲基修饰的H3K9和H3K27结合, 同时chromodomain也可识别非组蛋白和特定的核酸结构。不同类型的chromodomain蛋白在基因转录调节、基因组重排修复和染色质重塑等过程中发挥重要调控作用, 从多个层次参与染色质表观遗传调节过程。本文综述chromodomain的分类和结构特征, 探讨进化中不同的chromodomain蛋白在细胞中的功能多样性, 为进一步研究chromodomain蛋白在细胞中的作用机制提供参考。     

高迁移率族蛋白

高迁移率族蛋白(highmobilitygroupprotein,HMG蛋白)广泛存在于真核生物细胞中,因其在聚丙稀凝胶电泳中的高迁移率而得名。HMG蛋白是真核细胞基因调控的动力体现者,是真核细胞内继组蛋白之后含量最为丰富的一组染色质蛋白质,它们在染色质的结构与功能及基因表达调控过程中均发挥着重要作用。HMG蛋白家族可分为HMGA、HMGB和HMGN三类亚家族。现对HMG蛋白家族的三类亚家族蛋白HMGA、HMGB和HMGN的结构与功能进行综述。     

异染色质及基因关闭

异染色质普遍存在于真核生物的染色质中,和细胞分裂、生存竞争等有密切关系,尤其在调节基因的活性上有重要作用。组蛋白尾的修饰,决定着异染色质的形成和解聚,从而控制基因的启闭,这一机制被称为组蛋白密码。本文以裂殖酵母的交配型区为例介绍了异染色质的的形成及维持机理。组蛋白密码可能是DNA遗传密码外生命的又一调节机制,而对异染色质形成和结构功能的研究,将成为破译组蛋白密码的钥匙。     

蚕丝腺体染色质的研究——Ⅲ.染色质功能与结构蛋白的关系

本文比较了五龄三天及眠期的蓖麻蚕后丝腺体染色质的结构蛋白与转录活性,结果表明非组蛋白的单相凝胶电泳有显著的变化,转录活性亦有差异。染色质经DNase Ⅱ处理后分离的可溶性染色质与不溶部分的染色质结构蛋白电泳图谱不同。对重组染色质的转录活性进行了研究,初步结果表明同源和异源的组蛋白对DNA转录有抑制作用,去H_1的组蛋白抑制作用显著减少。非组蛋白能恢复部分被抑制的转录活性。     

蚕丝腺体染色质的研究 Ⅲ.染色质功能与结构蛋白的关系

本文比较了五龄三天及眠期的蓖麻蚕后丝腺体染色质的结构蛋白与转录活性,结果表明非组蛋白的单相凝胶电泳有显著的变化,转录活性亦有差异。染色质经DNase Ⅱ处理后分离的可溶性染色质与不溶部分的染色质结构蛋白电泳图谱不同。对重组染色质的转录活性进行了研究,初步结果表明同源和异源的组蛋白对DNA 转录有抑制作用,去H_1的组蛋白抑制作用显著减少。非组蛋白能恢复部分被抑制的转录活性。     

基因表达启动过程的新认识

早先认为 ,激活蛋白与目的蛋白的启动子结合后再与核心转录器内的一两个关键蛋白结合 ,基因表达就开始了。现在发现 ,激活蛋白必须募集包括染色体再塑酶在内的一系列蛋白才可启动基因的表达。尤其是染色质再塑酶的作用很重要 ,它不仅是转录器的组成成分 ,而且在基因表达开始后的过程中起重要作用。染色质再塑酶通过乙酰化、磷酸化、甲基化组蛋白或在ＡＴＰ酶的辅助下改变染色质结构 ,使转录器能够与基因上的启动子结合。这些再塑酶在特定的细胞 ,特定的时间与特定的基因激活子结合而再塑特定的染色质。染色质再塑酶在基因表达的启动过程中有…     

染色质乙酰化相关BRD蛋白家族

Bromodomain结构域首先在果蝇蛋白质Brahma中发现,折叠模式独特且高度保守,是最早也是截至目前公认唯一可与乙酰化赖氨酸结合的结构域。BRD蛋白通过结合不同的蛋白质或者定位蛋白质到细胞核发挥精细调节作用。BRD蛋白复合物常特异性识别并结合到染色质组蛋白H3/H4特定的乙酰化赖氨酸残基,从而影响靶基因的转录翻译;该蛋白复合物功能异常通常与多种疾病的发生相关联,表明对转录翻译调节有重要意义。但迄今为止,BRD蛋白复合物修饰染色质机理不明,现有研究提示BRD蛋白复合物维持染色质乙酰化状态,也可以与染色质组蛋白其它位点结合,从整体水平增强组蛋白乙酰化精度和效率。     

染色质重塑复合物SAGA及其同源物的功能

基因表达调控是生物体生长发育的一个重要环节.在这一过程中,染色质重塑复合物扮演了非常重要的作用.SAGA是一个至少由20个蛋白组成的不依赖ATP的多功能染色质重塑复合物,它通过对组蛋白H3和H2B氨基末端赖氨酸乙酰化修饰来松动染色质结构,从而促进基因转录的起始.目前,对SAGA及其同源物的研究表明,SAGA及其同源物参与了许多重要的生物学功能,如mRNA输出、DNA损伤修复、胚胎发育、细胞癌变等.     

组蛋白甲基转移酶ASH2的研究进展

表观遗传修饰通过改变染色质空间构象和基因表达调控胚胎发育、细胞分化、器官发生和癌症形成,其调控形式包括组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化、DNA甲基化、基因印迹和X染色体失活等。缺失的、小的、同源异形2(absent, small,homologous 2,ASH2)是组蛋白赖氨酸甲基转移酶复合物的核心成分,其属于三胸腔结构蛋白家族;在哺乳动物中ASH2可特异性甲基化H3K4,激活基因转录。在介绍组蛋白甲基化和三胸腔结构蛋白的基础上,综述了ASH2甲基酶对基因转录、HOX基因表达、癌症发生发展和细胞分化的调控功能,以期为其在动物繁育和人类疾病治疗中的应用提供思路。     

组蛋白变体的功能与识别机制

组蛋白变体(histone variant)是常规组蛋白的变异体,在染色质的特定位置或特定生物学事件中替换常规组蛋白,调控染色质结构以及相关生物学过程。组蛋白伴侣(histone chaperone)是指可以结合组蛋白,运送组蛋白参与染色质组装和去组装等重要功能的蛋白质。综述了几种主要组蛋白变体在真核生物染色质高级结构的形成及维持、细胞编程与重编程的表观遗传机制等生命进程中发挥的重要作用,以及这些组蛋白变体与其特征伴侣之间特异识别的分子机制。     

JDP2:一种参与组蛋白乙酰化的转录因子

Jun二聚化蛋白-2（Jun dimerization protein-2,JDP2）是转录因子复合体AP-1的抑制性组分。JDP2能形成同源二聚体或与c-Jun、JunB、JunD、ATF-2等形成异源二聚体,抑制AP-1的转录激活作用。同时JDP2还能募集组蛋白去乙酰基酶,或直接与组蛋白结合,抑制组蛋白的乙酰化,通过改变染色质结构调控基因转录。JDP2通过在DNA、染色质多个水平调控基因的转录,在细胞的多种生理或病理活动中发挥着重要作用。     

组蛋白乙酰化/去乙酰化与基因表达调控

组蛋白是真核生物染色质的主要成分,组蛋白修饰(如甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等)在真核生物基因表达调控中发挥着重要的作用.在这些修饰中,组蛋白乙酰化/去乙酰化尤为重要.组蛋白乙酰化/去乙酰化可通过改变染色质周围电荷或参与染色质构型重建而影响基因表达;更重要的是组蛋白乙酰化/去乙酰化可形成一种特殊的“密码”,被其它蛋白质识别,影响多种蛋白质因子的活动或与其相互作用,参与到基因表达调控的整个网络中.     

Polycomblike家族蛋白参与表观遗传调控的分子机制及其生物学意义

PRC2复合物是Polycomb家族蛋白的重要复合物之一,在细胞的增殖、分化和谱系特征的维持等生理过程中发挥着至关重要的作用. PRC2主要通过修饰染色质和调控染色质结构的方式对基因表达起抑制作用,其中PRC2的核心组分EZH2在组蛋白H3第27位赖氨酸上留下的三甲基化修饰(H3K27me3)是与基因抑制相关的重要标记之一. PRC2的核心组分需要与其他结合蛋白结合形成全酶才能发挥出最大催化活性. PRC2的结合蛋白,例如Polycomblike(PCL)蛋白,对PRC2的功能起着重要的调控作用.近些年的研究表明, PCL蛋白对PRC2的活性和其在染色质上的招募起着重要的调控作用.此外, PCL蛋白的表达异常与多种人类癌症相关.因此PCL蛋白结构与功能的研究对深入了解其调控PRC2的机制以及靶向PCL相关的药物研发均具重要意义.本文就近年来关于PCL蛋白的结构和功能研究进展进行总结,着重阐述人源PCL蛋白的分子机制和生物学功能.     

典型涡鞭毛虫(Zooxanthella microadriatica)含有多种染色质碱性蛋白

以往的研究都表明涡鞭毛虫类不含真核细胞普遍具有的组蛋白,而仅含1—2种分子量较小、含量较低和碱性较弱的染色质碱性蛋白。但我们采用自己建立的先固定后抽提的方法从典型涡鞭毛虫Zooxanthella microadriatica获得了多种碱性蛋白成分。经SDS-PAGE分析,其中有六条带的迁移率分别十分接近地对应着小牛胸腺的五种组蛋白(H1有两条亚带)。另外迁移率在H1与H3之间的三条互相靠近的电泳带,据其分子量(17—19KDa)分析极可能来自于此细胞中含量极为丰富的叶绿体类核体的染色质,由于碱性性质相似而被一同提取出来。既然我们利用先固定后抽提的方法提取小牛胸腺组蛋白和提取涡鞭毛虫(Crypthecodinium cohnii)的染色质碱性蛋白获得了良好的提取效果和很好地重复了前人的结果,我们认为本工作首次报道了在典型涡鞭毛虫类中也有含有多种染色质碱性蛋白并且很相似于组蛋白(至少在分子量上)的情形,为揭示和澄清组蛋白的起源进化问题提供了新的实验依据。     

RNA干扰与染色质沉默——生物体内精密的网络调控机制

基因表达受不同层次的调控.RNA干扰通过产生双链小RNA诱导同源mRNA序列降解,从而在转录后抑制特定基因的表达.最新的研究成果显示：RNA干扰产生的双链小RNA可通过与染色质中的重复序列DNA及组蛋白甲基化酶相互作用,引起组蛋白H3 Lys9的甲基化,进一步与异染色质形成相关蛋白结合,导致染色质沉默.综述了RNA干扰,小RNA,组蛋白修饰,染色质沉默及基因表达调控之间存在着精密的网络调控机制.     

一种简便的染色质免疫沉淀法的建立

染色质结构和基因表达调节是当前国际前沿研究的热点.染色质免疫沉淀法是研究染色质结构的首选方法,它不仅可用来研究体内反式因子与DNA的相互作用,也可以用来研究组蛋白修饰与基因表达的关系.综合国外相关文献,建立了一种简便的染色质免疫沉淀法,并通过对诱导前后的MEL细胞中β-珠蛋白基因簇组蛋白H3乙酰化的研究,证实了其可操作性.结果表明：高敏位点HS2和活跃基因βmaj的启动子区域存在较高的组蛋白乙酰化水平,且诱导前后变化显著,而不活跃基因Ey的启动子区域则几乎检测不到组蛋白的乙酰化,且诱导前后无明显变化.这一结果与以前的报道相吻合.     

真核细胞染色质的结构

真核细胞染色质的结构与功能,是细胞和分子生物学研究的中心课题之一,受到极为广泛的注意。最近五年内.在染色质结构方面的研究进展显著,取得了一些比较一致的结果。这些结果是:染色质的基本纤维是一条串珠状结构,它由无数个亚单位——核体(nucleosome)组成,核体是由一条 DNA 分子串联起来的。核体本身由大约200个碱基对 DNA 和五种组蛋白相结合组成,四种组蛋白(H2A,H2B,H3和 H4)缔合成八聚体或两个四聚体构成核