DNA甲基化与植物转基因沉默研究进展

基因沉默现象已成为转基因植物商品化生产的严重阻碍。本文就DNA甲基化的作用机制及由其引起转基因沉默的研究作了简要综述。另外,结合基因表达的抑制因素,对如何消除DNA甲基化,促使外源基因高效表达的策略进行了初步探讨。     

病毒诱导的PVX cp转基因沉默及其DNA甲基化

利用PCR方法获得了马铃薯X病毒(PVX)外壳蛋白(CP)基因(cp),并将其构建到植物表达载体中,利用农杆菌介导的叶盘法转化烟草(Nicotiana tabacum L.)。Northern杂交及Run on实验表明有3株转基因烟草发生了转录后基因沉默。发生沉默的cp基因的甲基化分析结果表明,发生转录后基因沉默的cp基因发生了不同程度的甲基化,说明DNA甲基化并没有完全抑制cp基因的转录。利用PVX病毒对外壳蛋白正常表达的转基因烟草进行接毒,Northern杂交检测结果表明,病毒诱导cp发生了基因沉默。进一步的Run on结果表明,转基因烟草中cp基因在沉默前后转录速率并没有发生变化,说明病毒诱导的沉默是一种转录后沉默。对cp基因沉默前后的甲基化分析表明,病毒的侵染导致了cp基因甲基化程度的增加。     

病毒诱导的PVX cp转基因沉默及其DNA甲基化

利用PCR方法获得了马铃薯X病毒(PVX)外壳蛋白(CP)基因(cp),并将其构建到植物表达载体中,利用农杆菌介导的叶盘法转化烟草(Nicotiana tabacum L.).Northern杂交及Run on实验表明有3株转基因烟草发生了转录后基因沉默.发生沉默的cp基因的甲基化分析结果表明,发生转录后基因沉默的cp基因发生了不同程度的甲基化,说明DNA甲基化并没有完全抑制cp基因的转录.利用PVX病毒对外壳蛋白正常表达的转基因烟草进行接毒,Northern杂交检测结果表明,病毒诱导cp发生了基因沉默.进一步的Run on结果表明,转基因烟草中cp基因在沉默前后转录速率并没有发生变化,说明病毒诱导的沉默是一种转录后沉默.对cp基因沉默前后的甲基化分析表明,病毒的侵染导致了cp基因甲基化程度的增加.     

植物中DNA甲基化模式及其相关机制

DNA甲基化是表观遗传修饰的重要形式之一,是植物中较早发现的DNA共价修饰方式。在植物的正常生长发育中,DNA甲基化与植物基因组维持、体细胞无性系变异、外来基因防御、内源基因的表达、转基因沉默以及基因印迹之间有着极大的关系,因此,植物DNA甲基化的研究对植物基因工程的发展有着举足轻重的作用。本文介绍了参与DNA甲基化的各种酶和蛋白质,阐述了DNA甲基化相关机制的最新研究进展。     

植物转基因沉默研究与对策

转基因沉默已成为植物基因工程实用化的严重障碍。最近的转基因沉默研究表明,植物转基因沉默可能由多种机理造成,包括DNA甲基化、转基因发生副突变、染色体高级结构影响、染色体组型的影响以及RNA降解等。其可发生在转录水平和转录后水平。随着转基因沉默机理的深入研究和新的转基因方法的建立将有可能克服转基因的沉默问题。     

植物转基因沉默及控制

植物基因工程的目的就是获取外源基因能够按照设计要求正常表达和稳定遗传的转基因植物。近几年来,广泛报道了转基因植物中存在转基因沉默现象。主要阐述了两种转基因沉默的机理即转录水平的基因沉默和转录后水平的基因沉默,各种机理都涉及DNA DNA,DNA RNA,RNA RNA的相互作用。同时,还讨论一些控制转基因沉默现象的策略,特别是MAR在转基因植物中具有增强基因表达和减少株间差异的作用。     

转基因植物中外源基因沉默机制及防止对策

系统论述了诱发转基因沉默的因素、植物转基因沉默发生水平并提出了基因沉默的防止对策,基因沉默现象是导致外源基因不能在转化植物中正常表达的重要原因。甲基化、重复序列、反式失活和共抑制是基因沉默的主要诱因。其作用水平主要有三种：位置效应、转录水平的基因沉默和转录后水平的基因沉默,避免基因间的同源性、避免重复序列的出现、消除甲基化的影响、使用MAR以及使用诱导型启动子,可以提高外源基因的表达水平,有效防止基因沉默。     

植物DNA甲基化

DNA甲基化是造成植物转录水平基因沉默的主要原因。从DNA甲基化的发生机理,DNA甲基化抑制基因转录以及调控基因转录的方式简要地介绍了真核生物中DNA甲基化的功能和调控机制方面的一些研究进展。     

植物中病毒诱导基因沉默的研究进展

研究表明TGS往往与目的基因启动子的甲基化密切相关,RNA沉默则由目的基因的mRNA特异,挫降解引起。植物体中诱导RNA沉默的外部因素有转基因和病毒。与传统的转基因技术相比,病毒诱导的基因沉默（Virus-induced gene silencing VIGS）是一种瞬时表达体系,能在较短的时间里取得良好的效果,目前被广泛地用来研究植物基因的功能。就VIGS的研究进展做一个比较全面的综述。阐述了DNA和RNA病毒诱导植物基因沉默的机理,同时讨论了利用病毒诱导的基因沉默（VIGS）鉴定植物基因功能的优缺点和将来的发展趋势。     

转基因植物中外源基因沉默机制的研究进展

基因沉默现象是导致转基因不能正常表达的重要因素之一.其作用机制主要有三种：位置效应,转录水平的基因沉默和转录后水平的基因沉默.根据目前的知识, 重复序列是基因沉默的普遍诱因,甲基化是基因沉默的直接原因.     

植物转基因沉默与消除

植物基因工程研究是希望获得高稳定表达的转基因植株,而转基因沉默现象却限制了转基因植物的应用前景。基因沉默的机制是多方面的,包括转基因多拷贝之间的异位配对,转基因序列的甲基化,插入位点在染色体结构上的改变及转录后的衰退调控等。研究外源基因的失活原因及寻找相应的策略控制失活,对于植物基因工程的发展有着重要的意义。     

siRNA诱导的DNA甲基化与肿瘤的发生

siRNA诱导的基因沉默最早只被认为是发生在细胞质内的转录后水平的调控过程,随着siRNA指导DNA甲基化现象的发现,已证实siRNA可以通过指导基因组表观修饰引起转录水平基因沉默.DNA甲基化曾被预言是致癌作用的一种表观遗传学机制,肿瘤发生过程中抑瘤基因异常沉默涉及到基因启动子区域DNA的甲基化.分析了这两个过程中内在的关系,探索siRNA对肿瘤细胞中基因异常表达的影响和作用.这将有助于肿瘤生物学和表观遗传学的研究,也会为研发防治肿瘤的新方法和新途径提供新的思路.     

植物转基因沉默与消除

植物基因工程研究是希望获得高稳定表达的转基因植株,而转基因沉默现象却限制了转基因植物的应用前景,基因沉默的机制是多方面的,包括转基因多拷贝之间的异位配对,转基因序列的甲基化,插入位点在染色体结构上的改变及转录后的衰退调控等,研究外源基因的失活原因及寻找相应的策略控制失活,对于植物基因工程的发展有着重要的意义。     

植物DNA甲基化及其研究策略

DNA甲基化是表观遗传学研究的热点问题之一, 植物DNA甲基化的研究对植物研究领域的发展有着举足轻重的作用。本文阐述了植物DNA甲基化的相关机制, 其中包括RdDM(RNA-dependent DNA methylation)、DNA 甲基化与组蛋白修饰 以及DNA 去甲基化等近几年研究的热点问题; 讨论了DNA甲基化在植物发育中的功能(包括基因组防御和调控基因表达)、DNA甲基化与转基因沉默的关系以及其在表观遗传学中的地位。最后就目前国内外研究植物DNA甲基化所采取的常用策略,即高效液相色谱法、亚硫酸盐测序法、甲基化敏感的限制性内切酶结合Southern杂交分析法和MSAP(methylation-sensitive amplified Polymorphism)法进行了详尽的介绍和讨论。     

外源NO对转基因白桦外源基因表达及DNA甲基化的影响

为探讨外源NO诱导转基因白桦外源基因表达与基因组DNA甲基化之间的关系,本研究分析了NO供体硝普钠（sodium nitroprusside,SNP）对转基因白桦愈伤组织中外源基因BGT转录的影响,并对此过程中基因组DNA甲基化水平、甲基转移酶基因DRM、MET表达量及生理生化指标进行研究。结果表明：2 mmol·L^-1SNP处理后,转基因白桦防御酶活性、丙二醛（MDA）含量显著升高,表明高浓度NO对白桦细胞正常生命活动产生了伤害;甲基转移酶DRM和MET基因上调表达,基因组DNA甲基化水平由10.6%增加到16.5%,外源基因BGT表达量在6 h时显著增加,3 d时仅为对照的0.46倍,说明转基因白桦外源BGT基因的表达对高浓度NO响应明显且受基因组甲基化水平的影响。本研究揭示了转基因白桦外源BGT基因和甲基转移酶MET、DRM基因对高浓度NO的响应模式,分析了基因组甲基化水平及生理生化特征的变化,为转基因植物生长发育的表观遗传调控和外源基因表达影响机制的研究奠定基础。     

植物DNA甲基化及其研究策略

DNA甲基化是表观遗传学研究的热点问题之一,植物DNA甲基化的研究对植物研究领域的发展有着举足轻重的作用。本文阐述了植物DNA甲基化的相关机制,其中包括RdDM（RNA—dependent DNA methylation）、DNA甲基化与组蛋白修饰以及DNA去甲基化等近几年研究的热点问题：讨论了DNA甲基化在植物发育中的功能（包括基因组防御和调控基因表达）、DNA甲基化与转基因沉默的关系以及其在表观遗传学中的地位。最后就目前国内外研究植物DNA甲基化所采取的常用策略,即高效液相色谱法、亚硫酸盐测序法、甲基化敏感的限制性内切酶结合Southern杂交分析法和MSAP（methylation—sensitive amplified polymorphism）法进行了详尽的介绍和讨论。     

DNA甲基化与组蛋白甲基化的关系

在真核生物基因组及基因组以外,存在着多种共价修饰,其中,DNA和组蛋白的甲基化都与基因的沉默存在着联系,DNA和H3K9的甲基化在调节基因过程中具有协同作用,并拮抗H3K4的甲基化。近来的研究显示,两种甲基化机制之间似乎还存在着联系,即DNA的甲基化可能依赖于H3K9的甲基化,但在哺乳动物中,两种甲基化的关系可能更复杂。     

转基因水稻中转录水平crylAb基因的沉默及其阶段复活

以田间环境释放条件下农杆菌介导法转化而成的转crylAb基因水稻为研究对象,利用GUS组织化学染色法、Western杂交技术,在不抗虫转基因中8215株系后代中筛选到一个无Cry1Ab蛋白表达产物株系.分子杂交结果证实,转基因crylAb在中8215株系后代中发生了转录水平沉默,整合过程中基因重排使两个拷贝的ubiquitin启动子同时插入到水稻基因组中.甲基化分析证实ubiquitin启动子区域发生了甲基化,从而导致crylAb基因沉默.利用去甲基化试剂5-氮胞苷处理转基因沉默水稻种子,并在苗期、分蘖期、孕穗期、灌浆期及成熟期检测了其对沉默基因的复活效应,结果表明:5-氮胞苷处理使沉默的crylAb基因在灌浆期恢复表达活性,复活率约为8%～30%,且以低浓度(45 mg/L处理1,2 d)处理的复活率及恢复表达水平较高,复活基因表达的Cry1Ab蛋白最高可达可溶性总蛋白的0.147%.     

转基因克隆牛胎盘中印迹基因PEG10的DNA甲基化水平

低效率的体细胞核移植技术显著制约着该技术在转基因动物生产上的广泛应用。目前认为供体细胞核不能被受体卵母细胞胞质完全的表观重编程是其效率低下的最主要原因,而DNA甲基化是基因表观修饰的主要方式之一。为了探求转基因克隆牛的死亡是否与其胎盘中印迹基因的甲基化的重编程程度相关,文章通过亚硫酸氢盐测序法(Bisulfite sequencing PCR,BSP)和亚硫酸氢盐联合限制性内切酶分析法(Combined bisulfite restriction analysis,COBRA),对印迹基因PEG10在围产期死亡且存在发育缺陷的转基因克隆牛的胎盘(死亡组)和存活的转基因克隆牛的胎盘(存活组)与正常对照牛胎盘(对照组)的DNA甲基化水平进行了详细的比较。结果发现,与对照组相比,PEG10基因在死亡组上表现出异常的超甲基化水平,而存活组与对照组相比无显著性差异。研究结果显示,胎盘中印迹基因的DNA甲基化表观重编程不彻底可能是导致转基因克隆牛发育异常进而死亡的主要原因之一。     

DNA甲基化与乳腺癌的关系研究进展

表观遗传学分子机制,其中包括DNA甲基化,通过细胞分裂逐代遗传,在基因转录调控中发挥着重要作用.尽管DNA甲基化是正常哺乳动物胚胎形成所必需的,但在致癌作用中却经常观察到DNA的低-和高-甲基化现象.DNA甲基化在癌症的发生和发展中起着重要作用,它使得许多抑癌基因转录沉默,最终导致癌基因的无限增殖化.许多肿瘤抑制基因启动子区异常甲基化与乳腺癌的形成密切相关,比如ER,p16,APC,RASSFlA,BRCAl等.DNA甲基化是可逆的过程,通过DNA去甲基化制剂,可以使基因恢复正常表达功能.因此,DNA去甲基化制剂在乳腺癌的治疗中具有重要临床意义.