表观遗传修饰与干细胞分化调控

干细胞具有自我更新和多种分化潜能的特性。干细胞向分化细胞的转变涉及到基因表达模式的改变,与自我更新有关的基因关闭．与细胞特化有关的基因激活。表观遗传调控机制,包括DNA甲基化、组蛋白修饰和微RNA（microRNA）介导的基因调控,在多个层面上控制发育过程中基因表达。近年研究表明,动态的表观遗传调控机制在干细胞自我更新和分化中起关键作用。     

果蝇发育中细胞决定和分化与基因表达环境

胚胎发育是个程序化的,复杂而有趣的生命现象。在胚胎发育中,不同细胞的分化和其 功能由基因决定,受到核内遗传物质的控制。而细胞的决定和分化则是在不同的细胞质对细胞核的不断作用下,才能逐步进行。核质之间的相互作用先建立特定的基因表达状态,从而选择性表达发育调控基因或分化基因。发育调控基因产物一旦进入胞质,就可改变原来的基因表达环境,使细胞核进入新的基因表达状态,选择表达新的发育调控基因。如果新的发育调控基因的产物再影响细胞核,改变原来的基因表达状态,其它的发育调控基因的表达就可使胚胎细胞进一步分化。在发育过程中,细胞质和细胞核的这个相互作用不断进行,使控制发育程序的不同基因群在特定的时空中表达,受精卵分裂产生的子细胞才能不断决定和逐步分化,最后形成组成个体所必须的各种细胞类型。     

利用CRISPRi干扰研究MyoG和Myf6基因对牛骨骼肌卫星细胞分化的影响

CRISPR干扰(clustered regularly interspaced short palindromic repeat interference,CRISPRi)技术因高效的基因干扰效率而成为基因功能研究的重要工具。Myo G、Myf6基因是生肌调节因子家族(myogenic regulatory factors,MRFs)的重要成员,是骨骼肌分化所必需的调控因子。该研究以牛骨骼肌卫星细胞为实验材料,探讨Myo G和Myf6基因在骨骼肌卫星细胞分化过程中的相互关系。构建Myo G、Myf6基因CRISPRi载体,分别转染牛骨骼肌卫星细胞,诱导其分化,Real-time PCR检测肌肉分化重要功能基因Myo G、Myf6、MYH2、Myo D的表达情况。结果表明,在牛骨骼肌卫星细胞分化期间,抑制Myo G基因表达将诱导Myf6基因的代偿性升高,但并不能完全弥补Myo G基因的缺少对肌肉分化产生的影响,而抑制Myf6基因表达则不会引起Myo G基因表达升高,这为肌肉分化机制的阐明提供了理论依据。     

红细胞血影介导的大分子微量注入肝癌细胞

引言真核细胞的基因表达受多种因子或环境信号的调节,其中,外源蛋白质或核酸分子对细胞基因表达的影响日益受到重视。近年来,在细胞融合基础上建立的红细胞介导大分子进入哺乳类细胞的微量注射技术,为研究外源大分子物质在细胞内的功能及其对细胞基因表达的调控提供了有效的手段。它使一些已经在非细胞系统(如分离的染色质系统)得到证实的     

Sigma因子和抗-Sigma因子在原核生物分化中的分子调控

发育分化是现代生物学一个重要的前沿研究领域。微生物的分化是指细胞的形态和功能不断趋向于不同的一系列变化,是基因转录或翻译在时空上的有序表达。在原核生物分化的分子遗传学研究中,多年来以枯草芽孢杆菌为模式材料进行了较系统的研究。近年来,链霉菌因其复杂的生命周期和产生抗生素的特点倍受青睐,而成为原核生物分化研究的更好的模式材料。原核生物分化的分子调控由多基因控制,构成复杂的分化调控网络,sigma因子和抗—sigma因子在网络中占有重要地位,它们控制分化的进程,也是目前研究基因表达调控的一个新的闪光点。     

Sigma因子和抗-Sigma因子在原核生物分化中的分子调控

发育分化是现代生物学一个重要的前沿研究领域。微生物的分化是指细胞的形态和功能不断趋向于不同的一系列变化,是基因转录或翻译在时空上的有序表达。在原核生物分化的分子遗传学研究中,多年来以枯草芽孢杆菌为模式材料进行了较系统的研究。近年来,链霉菌因其复杂的生命周期和产生抗生素的特点倍受青睐,而成为原核生物分化研究的更好的模式材料。原核生物分化的分子调控由多基因控制,构成复杂的分化调控网络,sigma因子和抗—sigma因子在网络中占有重要地位,它们控制分化的进程,也是目前研究基因表达调控的一个新的闪光点。     

少突胶质细胞发育分化的表观遗传学调控研究进展

少突胶质细胞的发育分化是由遗传的和后生的机制共同参与调控的一系列动态过程,其中,对于后生调控机制的研究称为表观遗传学。既往对少突胶质细胞的研究主要集中在相关基因本身的特性研究。近年来,关于寻址组蛋白修饰的研究使我们对少突胶质细胞发育和衰老过程中基因表达的后生调控有了新的认识。这些理论将有助于我们更好地理解脱髓鞘及衰老后髓鞘修复障碍的原因和防治途径。     

沉默DNA-PKcs对细胞信号转导相关基因转录的影响

利用RNA干扰技术构建DNA-PKcs表达抑制细胞模型,探讨DNA-PKcs对HeLa细胞信号转导相关基因表达的调控作用.通过观察细胞对辐射及顺铂的敏感性,鉴定细胞表型变化.用寡核苷酸芯片检测细胞信号转导相关基因的转录谱,并用RT-PCR方法和SEAP检测系统进一步验证基因的表达变化.所筛选出的DNA-PKcs表达抑制细胞对辐射及顺铂的敏感性升高,15个与细胞信号转导相关的基因表达升高,其中7个是与干扰素信号转导反应相关的基因.8个表达下降,包括有细胞增殖分化相关基因,如NFAT.RT-PCR检测结果与芯片结果相一致,利用SEAT报告系统检测,进一步证实NFAT转录活性下调.实验结果表明,DNA-PKcs除了参与DNA修复外,还调控细胞信号转导相关基因的表达,而且大多与细胞增殖分化相关.     

维持胚胎干细胞多能性和自我更新的转录因子Oct-4/ Nanog以及相关的调控网络

Oct-4和Nanog是两种维持干细胞多能性和自我更新的转录因子, 它们通过结合靶基因调控区, 选择性地抑制分化基因表达或促进多能性基因表达。它们通常只在多能干细胞中表达, 在分化细胞中不表达。在不同的发育阶段, 它们的表达量受到特异调控, 并且分别与Sox-2、FoxD3等其他转录因子以及LIF、BMP等胞外信号通路互相作用, 形成一个复杂的转录调节crosstalk网络, 在特异时空激活或抑制靶基因的转录; 通过互相制约最终决定干细胞是保持多能性还是分化, 以及向哪个方向分化。此外, Oct-4和Nanog对体细胞重编程为多能细胞也有重要作用。     

SnRNA对基因表达的调控

基因表达的调控机制研究是生物学中十分活跃的领域,基因重组技术对基因的分离和结构分析的报道不胜枚举,其目的在于阐明基因表达的调控机理;在原核生物中,已发现蛋白质作为基因表达调节因子,因此,大部分研究者注重于蛋白质分子在基因表达中的调控作用,对于DNA分子不重视,只是把它看作是基因表达过程中的过渡阶段如mRNA、tRNA、rRNA。近年来发现RNA具有酶功能、参予mRNA成熟过程中的拼接、DNA复制、染色质结构及基因表达的调控,种类繁多,已引起了生物学者的关注。     

6巯基鸟嘌呤和干扰素对HL-60细胞中相关基因mRNA表达的调控

为研究6-巯基鸟嘌呤(6—TG)和干扰素(IFN—α和IFN—γ)对HL—60细胞中相关基因表达的调控作用及其与细胞增殖和分化的关系,实验观察了这两类因子对HL—60细胞的生长抑制作用,分化诱导作用及其对C—myc原癌基因mRNA和干扰素相关基因pIFN—IND-2的56KmRNA表达的调控作用。 结果表明:对于HL—60细胞的克隆生成,6—TG是强烈的抑制剂,而干扰素类几无抑制作用。在NBT实验中,这两类因子都产生了类似程度的诱导HL-60细胞向粒细胞方向的终末期分化。对Northern Blot的结果分析发现它们对相关基因产生了相似的调控作用。C—myc mRNA早期的增加和后期的明显减少;56K mRNA则有程度不同的增加现象。 结果提示:在HL—60细胞中C—myc原癌基因与其分化密切相关,pIFN—IND—2基因也可能与之有关。对相关基因的类似调控作用可能是6—TG与干扰素联合应用的分子生物学基础。     

维生素A酸受体γ基因表达及其对ES细胞分化和凋亡的影响

本文以小鼠胚胎干细胞ES-5细胞为实验模型,研究了RARγ基因表达对RA诱导ES细胞分化的影响。通过把构建质粒pSG5-RARγ-neo转染ES-5细胞,获得了过度表达RARγ基因的ES-γ细胞系。ES-γ细胞保持了ES细胞的干细胞特点。体内分化潜能的研究表明,ES-γ细胞仍然保持分化多潜能性的特点,能分化形成各种组织结构,但与ES-5细胞相比,观察不到软骨组织,而肌肉组织和鳞状上皮细胞构成的角质化囊状结构较丰富。体外诱导分化研究表明,ES-γ细胞分化方向受到干扰,向成纤维样细胞分化。这些结果表明RARγ基因参与了RA诱导ES细胞分化的过程,而且RARγ基因的表达变化影响了RA诱导ES细胞分化的细胞类型。在研究中还发现,ES细胞在RA诱导分化过程中,同时还发生了细胞凋亡现象。细胞凋亡的发生与RA浓度相关,而RARγ基因的过度表达使细胞凋亡明显加剧。这些结果表明RARγ基因可能也参与了RA诱导ES细胞凋亡的过程。     

增强体与转录协同性

对大多数真核细胞来说,基因表达调控的最显著特征是能在特定的时间和特定的细胞中激活特定的基因,从而实现有序的、不可逆转的分化发育过程,并使生物的组织和器官在一定的环境条件下保持正常功能。近年来,真核生物基因表达在时间和空间上的有序性已吸引了越来越多研究...     

植物基因调节顺序研究的近况

真核细胞基因的表达及其调控机理,是目前分子遗传学研究中重点课题之一,它不但对了解生物的发育与分化以及生物如何对外界环境作出反映是重要的,而且也是遗传工程研究中至关重要的问题。过去十几年中,有关动物、肿瘤与病毒中一些基因的表达调控机理已研究得比较深入,相比之下,植物基因的结构与表达调控的研究开始较晚,累积的资料也比较少。但最近几年国外一些实验室在研究光、热及其它一些细胞内外环境因素对某些基因表达的影响时,取得了一些进展,并弄清了这些     

核基质结合区结合蛋白质1--SATB1

SATB1是一种核基质结合区(MAR)结合蛋白质,以独特的模式识别并结合于MAR。近年来发现,SATB1参与了染色体的高级包装和组织特异性基因表达的负调控,敲除了SATB1基因的小鼠胸腺细胞无法正常发育,在凋亡过程中SATB1先于基因组DNA发生降解。对SATB1参与髓系细胞的分化和基因调控等方面的研究仍在进行,一般认为SATB1是通过改变染色体的高级包装行使功能。     

真核基因体外转录

 <正> 基因表达和它的调控是有机体生命现象的基础,如细胞生长和分化,发育,肿瘤形成和各种遗传疾病的发生,无不与基因的表达和调控有关、基因表达的调控可以在不同的水平上进行,转录水平上基因表达的调控可说是最重要的阶段,为此弄清遗传信息在转录水平上表达的机制将大大有助于阐明各种生命现象的本质。原核基因的转录机制目前了解得较清楚,     

MicroRNA 与肿瘤的研究进展

microRNA是近年来发现的与基因表达调控相关的一类非编码小分子单链RNA,长度约21-22个碱基对构成,通过与靶mRNA碱基对特异结合,引起靶mRNA降解或翻译抑制,调控基因转录后的表达。microRNA通过干预基因表达,从而对细胞的分化、增殖、凋亡、新陈代谢等多项生命活动进行调控。microRNA的表达异常可以引起细胞的分化、增殖、凋亡的异常,这与肿瘤的发生、发展关系密切。其作为一个新的分子生物学标志,在肿瘤的诊断、治疗中有着重要的潜在价值。     

囊胚形成的基因表达与调控

囊胚形成是胚胎早期发育过程中一个重要阶段,涉及几个重要的生理事件,即细胞融合（compaction,亦称致密化作用）、囊胚腔出现、囊胚腔扩张及滋养层和内细胞团的分化。在细胞间连接蛋白的作用下,各种细胞间连接方式逐步建立起来,在合子型基因组表达调控下,促进了最终囊胚的形成。细胞间连接蛋白和细胞粘附相关蛋白参与组建各种细胞间连接,参与细胞融合、囊胚腔形成、滋养层分化和囊腔扩张等过程。通过顶部的紧密连接、侧部的缝隙连接和桥粒,建立起细胞的连接复合体。在人胚胎8－细胞之前,卵裂球细胞界限明显,可能从中间连接方式相互作用;8－细胞期发生致密化作用,通过紧密连接将细胞分成顶部和基部,使得胚胎处于半封闭状态,促进胚胎内部积液,形成囊胚腔。细胞融合的同时也产生缝隙连接。桥粒最初出现在人胚胎达到32－细胞阶段,桥粒连接参与囊胚腔形成以及在囊胚扩张时维持滋养层的稳定性。桥粒由一些跨膜粒蛋白组成,包括参与细胞内粘附的桥粒子和桥粒球以及一些细胞质内蛋白（如desmoplakins,plakoglobin,plakophilin),由细胞内蛋白质形成空斑结构并介导细胞角蛋白丝固定。对植入前牛胚胎的研究表明,只有DcII,DcIII和plako三种桥粒蛋白参与桥粒组建。在鼠囊胚中DcII的表达部位位于滋养外胚层,对于滋养层的形成具有重要的作用。在牛中,直到桑椹胚期可能才出现紧密连接方式。人胚胎发育至囊胚期时,可检测到角蛋白－18基因的活跃表达,作为细胞骨架蛋白的角蛋白－18参与桥粒位点的细胞与细胞间“识别”的建立。缝隙连接蛋白连接子（Connexin43,Cx43)对于维持细胞融合以及之后囊胚的形成是十分必要的。细胞融合和囊胚腔形成还需要一些介导细胞粘附和滋养层细胞分化的分子表达,如整合素家族中的E－钙调素、链接子（caknin)和ZQ（一种细胞质带状咬合紧密连接相关蛋白）。Na/K-ATP酶基因及细胞因子、生长因子等可促进Na^ 浓度梯度变化,使水分进入囊胚内部,形成囊胚腔,并维持囊腔腔扩张状态。调节发育和分化的基因参与胚胎的发育和内细胞团和滋养外胚层细胞的分化,调节胚胎由未分化状态向分化状态过渡。另外,某些细胞因子对内细胞团细胞增殖有影响。在小鼠胚胎培养基中,添加IGF和EGF有利于胚胎从透明带孵出,TGF－α和EGF在小鼠胚胎发育中能分别通过自泌作用和旁分泌作用囊胚腔的扩张膨大。许多基因参与囊胚的发育和分化,如Pem基因调节早期胚胎细胞分化,可调节鼠早期胚胎由未分化状态向分化状态过渡,Oct-4表达与未分化表型有关,在早期胚胎发育中起转录调节作用。植入前胚胎发育基因调节鼠胚植入前卵裂速度的快慢,以及胚胎预后生存能力。植入前因子PIF在受精后妇女的血清中就能检测出来,其特点和功能与囊胚形成的关系仍需进一步研究。Rex-1编码锌指蛋白,可能是一个转录调节因子,它参与滋养层发育以及精子发生,它是研究内细胞团早期细胞命运决定的有用标志物,对于维持胚胎干细胞的未分化状态和全能性有作用,当其表达显著降低时,内细胞团将分化成胚层。总之,多种蛋白、因子参与囊胚形成的表达调控。通过基因调控的研究,将有助于培养液的研制以及通过测定一些标志基因的表达筛选健康的胚胎。     

SMB基因与拟南芥细胞脱分化

应用Affymetrix基因芯片技术研究脱分化过程的全基因组表达情况,分析拟南芥叶柄细胞在脱分化过程中的差异表达基因。结果显示:(1)脱分化叶柄有4 222个基因表现出2倍或以上的表达差异,其中1 684个基因表达上调,2 538个基因表达下调。(2)半定量RT-PCR对部分差异表达基因进行验证,进一步筛选出参与拟南芥脱分化候选基因SMB(SOMBRERO)。(3)实时PCR结果表明,野生型叶柄诱导脱分化时,SMB基因表达量随着诱导时间延长而逐渐增加。(4)SMB基因功能缺失突变体smb-3经CIM诱导很难形成愈伤组织;在激素诱导不同时间段,smb-3叶柄没有明显脱分化现象,SMB基因缺失造成拟南芥叶柄脱分化障碍。研究表明,SMB基因参与拟南芥叶柄细胞脱分化过程。     

p~(53)基因在U 937细胞生长和分化过程中的调节作用

本文报道了p~(53)基因对人白血病细胞系U 937细胞生长和分化的调节作用。重组人GM-CSF(rhGM-CSF)可诱导U 937细胞向成熟巨噬细胞分化,这反映在分化后的细胞表达有巨噬细胞许多表型特征和功能活性。在这一分化过程中同时伴随着p~(53)基因的表达增加和U 937细胞生长受抑。进一步,用反义脱氧寡聚核苷酸抑制试验特异性地抑制p~(53)基因表达,结果发现p~(53)反义脱氧寡聚核苷酸可以明显抑制rhGM-CSF诱导U 937细胞向成熟巨噬细胞分化,同时也明显解除rhGM-CSF介导细胞分化过程中的细胞生长抑制作用。这些结果说明p~(53)基因在U 937细胞的生长和分化过程中可能起偶联调控作用。