拟南芥和水稻JMJC蛋白的研究进展

表观遗传学是研究在基因的DNA序列没有改变的情况下,但功能发生了可遗传性变化的遗传学分支学科。JMJC蛋白是表观遗传学调控中的一类关键酶,其功能是催化组蛋白赖氨酸的去甲基化,通过染色质重塑或基因组印迹等途径调控基因的表达,影响植物的生长发育。综述拟南芥和水稻JMJC蛋白家族的近期研究进展,以期探讨JMJC组蛋白去甲基化酶对拟南芥和水稻生长发育的影响及其调控的分子基础。     

RPD3家族成员调控植物发育及环境应答的分子机制

赖氨酸乙酰化是翻译后修饰的主要类型之一,在调节基因表达和蛋白质功能中起关键作用。组蛋白去乙酰化酶(Histone deacetylases,HDACs)负责从组蛋白和非组蛋白的赖氨酸中去除乙酰基。RPD3家族是研究最广的HDACs,文中对拟南芥RPD3家族在多个生长发育过程中的调控机制进行了综述,为深入研究RPD3家族成员调控植物发育的机制提供参考,也为探索HDACs其他家族成员的功能提供较为清晰的研究思路。     

酿酒酵母组蛋白乙酰化修饰及其对基因表达的调控

真核生物核小体组蛋白修饰引起染色质重塑(Chromatin remodeling)是表观遗传的重要调控机制.乙酰化修饰(Acetylation modification)是其中一种重要的方式.组蛋白乙酰化修饰位点集中在各种组蛋白N末端赖氨酸残基上.细胞内存在功能拮抗的多种乙酰基转移酶和去乙酰化酶,二者相互竞争,共同调节组蛋白的乙酰化状态,通过影响核小体结构的致密性,并在多种效应分子的参与下,实现对基因的表达调控.以真核模式生物酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)为对象,综述乙酰基转移酶和去乙酰化酶的种类、作用特点以及其基因调控的分子机制等方面的最新研究进展.     

乙酰转移酶MYST家族的生物学功能

组蛋白乙酰化是表观遗传修饰的重要方式,主要受到组蛋白乙酰转移酶（histone acetyltransferases, HATs)和组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase, HDACs）催化. MYST是人类HATs的4大家族之一,包括MOF(males absent on the first),TIP60 (tat interacting protein 60 kD),结合ORC1的组蛋白乙酰转移酶（histone acetyltransferase binding to ORC1, HBO1),单核细胞白血病锌指蛋白(monocytic leukemia zinc finger protein, MOZ)和MOZ相关蛋白（MOZ related factor, MORF）等,均具有典型的MYST结构域.MYST介导的乙酰化是重要的翻译后修饰,其催化底物包括组蛋白和非组蛋白,如组蛋白H3, H4, H2A, H2A突变体,以及许多参与DNA代谢、细胞增殖和发育调控的蛋白因子. MYST蛋白家族参与许多细胞的生理过程,本文主要综述其在调节基因转录、DNA损伤修复和肿瘤发生发展等方面的生物学功能.     

组蛋白去乙酰化酶(HDACs)及其在植物中的作用

组蛋白去乙酰化酶(HDACs)是一个在真核生物(包括酵母、哺乳动物和植物)中广泛存在的超基因家族。HDACs与组蛋白乙酰基转移酶(HATs)共同作用来调节组蛋白乙酰化的状态,从而影响染色体的结构和功能,调节基因的转录和细胞的多种功能。目前,人们对植物HDACs的研究逐渐增多,很多HDAC基因在不同植物中得到鉴定和研究。综述了HDACs的分类以及在植物生长发育和胁迫反应中的作用,旨在为进一步研究HDAC在植物中的表观遗传调控机理以及培育抗逆新品种奠定理论基础。     

植物RNA聚合酶Ⅳ调控DNA甲基化和发育的研究进展

DNA甲基化是一类稳定可遗传的表观遗传修饰,在调控基因表达、沉默转座子和维持基因组稳定性等方面发挥重要作用。植物中,DNA从头甲基化通过RNA指导的DNA甲基化(RNA-directedDNAmethylation,RdDM)途径建立。植物特有的DNA依赖的RNA聚合酶Ⅳ(DNA-dependent RNA polymerase Ⅳ, Pol Ⅳ)是RdDM途径核心蛋白,转录产生非编码RNA,通过RdDM途径引导从头建立DNA甲基化,进而调控植物基因表达和生长发育。Pol Ⅳ行使功能受多个蛋白调控：组蛋白阅读器SHH1 (SAWADEE homeodomain homolog 1)识别H3K9甲基化引导Pol Ⅳ到基因组特定位点;染色质重塑因子CLSY (CLASSY)蛋白家族协助Pol Ⅳ识别靶位点;RNA依赖的RNA聚合酶2 (RNA-dependent RNA polymerase 2, RDR2)将Pol Ⅳ转录产生的单链RNA转换成双链RNA。本文总结了Pol Ⅳ及其调控蛋白调控植物DNA甲基化和发育的研究进展,以期为DNA甲基化研究和农作物育种提供参考。     

β-羟丁酸的保护作用及其机制

除供能外,β-羟丁酸还可作为内源性生物活性小分子,对神经、心血管等组织器官起到重要的保护作用。其机制主要为引起组蛋白β-羟丁酰化修饰,抑制组蛋白去乙酰化酶,抑制NLRP3炎症小体,还可以通过膜受体介导生物学效应。其中,组蛋白赖氨酸的β-羟丁酰化修饰,作为一种新的表观遗传方式,为代谢物调控基因表达提供了新依据。     

去乙酰化酶Sirtuin与衰老的研究进展

Sirtuin蛋白是一组具有NAD⁺依赖性的组蛋白去乙酰基转移酶,该家族成员具有高度保守的催化结构域,可以通过对多种底物进行去乙酰化作用,从而在机体内参与一系列的生物学活动,包括维持细胞抗胁迫能力和基因组稳定性以及参与能量代谢等．Sir2参与了酵母的交配型基因、端粒和rDNA 重复序列的沉默以及细胞寿命等生理功能．在哺乳动物中,SIRT1是该家族中目前研究最为广泛且较为透彻的成员,而SIRT6的功能研究成为近年来继SIRT1后的又一新热点．综述了sirtuin蛋白的结构及其与衰老关系的研究进展．     

SET蛋白家族分类、功能及其在血液系统中研究进展

SET蛋白家族包含保守的SET结构域,很多家族成员可以利用S-腺苷甲硫氨酸对底物进行甲基化修饰.SET蛋白家族主要对组蛋白进行甲基化修饰,包括组蛋白H3K4、K9、K27、K36以及组蛋白H4K20,调控真核生物中基因的激活和沉默.除组蛋白外,部分SET蛋白家族成员对各种非组蛋白也具有催化酶活性.SET蛋白突变所导致的...     

组蛋白去甲基化酶JMJD 及其抑制剂的研究进展

组蛋白去甲基化酶JMJD 家族可通过催化去除组蛋白N 末端赖氨酸残基上甲基,参与表观遗传调控,包括基因表达调控,并与某些疾病,特别是癌症密切相关。因此,该酶已成为令人关注的癌症治疗新靶点,其抑制剂也成为药物研究与开发的热点。综述JMJD 与肿瘤的关联、JMJD 的结构和催化机制及其抑制剂的研究进展。     

植物丝氨酸羧肽酶及其类蛋白的研究进展

丝氨酸羧肽酶（serine carboxypeptidases,SCP）是一类属于α/β水解酶家族的蛋白酶,在植物生长发育过程中参与多肽和蛋白质的加工、修饰与降解等多个重要环节,并且在许多生化途径包括次生代谢产物的生物合成、催化酰基转移、除草剂共轭和种子萌发相关蛋白质降解中起重要作用。介绍和评述了植物丝氨酸羧肽酶及其类蛋白的种类、特点、功能及其基因的表达调控,并对植物丝氨酸羧肽酶及其类蛋白的研究方向和应用提出了展望。     

组蛋白乙酰基转移酶1在肝癌细胞中介导的蛋白质乙酰化修饰谱分析

赖氨酸乙酰化是重要的蛋白质翻译后修饰之一,广泛存在于细胞的生理和病理过程.组蛋白乙酰基转移酶1(HAT1)作为第一个被鉴定的蛋白ε-氨基赖氨酸乙酰基转移酶,具有介导组蛋白和非组蛋白乙酰化的作用.然而,在肝癌细胞中HAT1介导的乙酰化蛋白质及其修饰位点目前仍不清楚.本研究首先揭示了 HAT1在肝癌组织中呈高表达,并且与预...     

SIRT6功能与疾病研究进展

SIRT6是酵母sir2在哺乳动物中的同源物sirtuin家族SIRT1-SIRT7中的一员。SIRT6具有NAD+依赖的蛋白去酰化酶和ADP核糖基转移酶活性,主要定位在细胞核。SIRT6可通过对组蛋白和非组蛋白去酰化或对部分蛋白底物核糖基化而在基因组稳定性、代谢、炎症、细胞衰老、肿瘤以及寿命等调控过程中发挥重要作用。本文仅从其生理功能与疾病相关性方面作一介绍。     

植物组蛋白去乙酰化酶的特性及功能

真核生物染色质修饰是基因表达调控中的一个重要部分,组蛋白乙酰化修饰是基因转录调控的关键机制,与基因表达的活跃与沉默密切相关。组蛋白乙酰化修饰已成为表观遗传学的重要组成部分,受到研究者的普遍重视。本文从植物组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDACs)的分类开始,综述植物中HDACs家族成员的结构特点、组织表达的多样性与复杂性,重点阐述其对发育的调控、逆境胁迫的响应。对了解基因的调控机制,丰富表观遗传学内容,并最终应用于植物育种及农业生产具有重要意义。     

表观遗传调控植物逆境胁迫的适应机制

植物表观遗传学不仅是基础科学研究的焦点,也是植物育种中获得新资源的一种方式。表观遗传机制可以通过非编码RNA,组蛋白修饰和DNA甲基化控制基因的表达,且越来越多的研究表明表观遗传机制对植物适应环境及胁迫记忆是必要的。本综述重点从DNA甲基化调控、组蛋白变异、组蛋白修饰调控、非编码RNA调控水平论述植物在各种逆境条件下如何通过表观遗传机制来适应环境。     

新型蛋白质酰基化修饰与肿瘤的发生发展

基因的表观调控通常由化学基团对组蛋白和非组蛋白的动态调控共同决定,而蛋白质翻译后修饰(post-translational modification,PTM)作为表观调控的主要因素,以共价连接的方式在蛋白质特异位点添加小分子,进而对蛋白质结构、功能、稳定性以及活性产生一定影响,最终影响生命活动进程。而染色质中修饰语言的错误书写、拼读、删除是人类癌症中常见的、有时是早期和关键的事件,可通过诱导表观遗传、转录组和表型改变促进肿瘤的发生。其中赖氨酸作为一种两亲性氨基酸,具有疏水侧链,且赖氨酸具有正电荷可以被酰基化修饰所中和,因此赖氨酸是最常发生修饰的氨基酸。酰基化修饰不仅可以改变蛋白质的结构影响蛋白质的功能,而且在DNA转录、损伤修复、氧化应激、细胞代谢、细胞周期、衰老、血管生成等生命活动中起着至关重要的作用。接下来该文就最近发现的新型酰基化修饰展开综述,回顾新型酰基化修饰的发现过程、调控机制以及其在肿瘤发生发展中的重要作用。     

植物PHD结构域蛋白的结构与功能特性

植物同源结构域(plant homeodomain,PHD)是锌指结构域家族的一类转录调控因子,其最主要的功能是可以识别各种组蛋白修饰密码,包括组蛋白甲基化和乙酰化等;此外PHD结构域还可以与DNA结合.含有PHD结构域的蛋白,或者本身具有组蛋白修饰酶活性,或者可以与各类组蛋白修饰酶相互作用,还有部分与DNA甲基化相关...     

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。     

新型组蛋白赖氨酸酰基化修饰调控的基因转录及疾病

染色质是人类遗传信息的载体，位于染色质上的基因在不同的时空条件下的精准表达调控与DNA的可接触性和染色质相关复合物的密切关联。组蛋白是染色质的重要组成成份，组蛋白上的多种化学修饰，例如乙酰化、甲基化和磷酸化等构成组蛋白密码，实时调控染色质的开放程度及转录调节复合物与染色质的结合，导致基因转录的激活或抑制。随着高分辨率质谱和专一性化学修饰抗体制备技术的提高，一系列新型组蛋白赖氨酸酰基化修饰，例如巴豆酰化、乳酸酰化和琥珀酰化等被发现，进一步扩展了组蛋白密码的多样性，显著增加了组蛋白密码调控基因转录的复杂性。本文着重概述了新近发现的赖氨酸巴豆酰化、乳酸酰化、琥珀酰化、异丁酰化、甲基丙烯酰化和异烟酰化等新型组蛋白赖氨酸酰基化修饰的书写、阅读及擦除的动态调控分子机制，总结了这些组蛋白酰基化修饰在基因表达中的功能及调控机制，阐述了新型组蛋白酰基化修饰与人类疾病的关联，提出新型组蛋白酰基化修饰研究面临的挑战和未来研究的方向。     

甘油-3-磷酸酰基转移酶在植物脂质代谢、生长及逆境反应中的作用

甘油脂质是高等植物中含量最丰富的脂质,其种类包括磷脂、糖脂、油脂及胞外脂质等,广泛参与不同的生物过程。甘油-3-磷酸酰基转移酶(GPAT)利用各种脂肪族酰基或其衍生物作为底物催化甘油-3-磷酸(G3P)脂酰基化反应形成溶血磷脂酸(LPA),是脂质合成代谢途径中的限速酶。植物GPAT家族含有多个成员,根据其亚细胞定位、酶活性及底物选择性,拟南芥GPAT家族10个成员可分为3类。不同的GPAT具有独特的分子结构、活性调控及时空分布,并参与膜磷脂、甘油三脂、角质及软木脂合成代谢过程。研究表明极具分子异质性的GPAT在植物生长、发育和逆境胁迫反应过程中发挥着重要作用。