表观遗传修饰在作物重要性状形成中的作用

表观遗传修饰是指染色体DNA和组蛋白上的化学修饰,主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA.在不改变DNA序列的情况下,这些修饰可以通过改变染色质状态来影响遗传信息的表达,并具有可遗传性,对植物的生长发育具有重要的调控作用.当特定的表观遗传修饰发生改变时,农作物可以获得优异的表型、更强的环境适应性,因此人为改变表...     

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。     

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。     

植物DNA甲基化变异对生物和非生物胁迫的响应机制

高等植物具有复杂的机制使其对环境的变化做出响应,这种机制是通过长期进化建立起来的.它们能够对出现的生物和非生物胁迫产生响应.在分子水平上,植物对各种胁迫的响应是受多基因表达变化调控的,包括植物激素水杨酸、脱落酸等信号途径在整合、协调植物胁迫过程中起关键作用.近年来的研究表明,在植物响应胁迫这一过程中还进行着表观遗传调控...     

甲基化修饰在细菌表观调控中的功能

为了适应复杂多变的生存环境,微生物通常需要在保证基因组序列不变的前提下不断调整胞内代谢网络。表观调控可以在不改变DNA序列的情况下对基因表达进行调控,因此成为细菌中重要的调控方式。作为一种DNA修饰,DNA甲基化修饰是生物体中最常见的表观调控工具。在本文中我们全面、深入解析了两种孤儿甲基转移酶:DNA腺嘌呤甲基转移酶(DNA adenine methyltransferase,Dam)和细胞周期调控甲基转移酶(Cell cycle-regulated methyltransferase,Ccr M)在原核生物中的表观调控功能。我们主要探讨了DNA甲基化参与的细胞生理过程包括DNA复制起始、DNA错配修复、基因表达调控、致病性和相变异等方面。同时,我们结合三维基因组研究技术基因组结构捕获(Chromosome conformation capture,3C)技术和新型DNA磷硫酰化修饰讨论了该领域的发展前景。     

DNA甲基化模式及其在癌症中的作用

随着对癌症研究的不断深入,表观遗传调控在癌症发生发展中的作用也越来越受到人们的关注。DNA基化作为一种重要的表观遗传修饰机制,在基因表达调控中起着十分重要的作用。该文对DNA基化模式及其在癌症中的作用作了综述,并对DNA甲基化作为癌症早期诊断的生物标记以及癌症表观治疗的新策略作了总结和展望。     

表观遗传和蛋白质翻译后修饰在细菌耐药中的作用

日益严重的细菌耐药性有可能使人类重回前抗生素时代。细菌的耐药机理多样,深入研究细菌的耐药性形成机理有助于开发控制耐药细菌感染的新措施。表观遗传和蛋白质翻译后修饰在细胞代谢、信号转导、蛋白质降解、调控DNA复制、应激反应等方面都具有重要作用。近年来研究表明表观遗传和蛋白质翻译后修饰在细菌耐药中也扮演着重要的角色。本文总结了DNA甲基化、调控型RNAs等表观遗传因素和磷酸化、琥珀酰基化等蛋白质翻译后修饰因素在细菌耐药性中的调控作用,以期为抗生素靶标选择和抗生素开发设计提供新思路。     

逆境胁迫下植物DNA甲基化变异的研究进展

胁迫是指生物体持续地暴露在环境的刺激下,并且植物有能力建立保护和适应的机制.逆境胁迫抑制生物体的生长、发育和繁殖,它通常决定了物种的分布,更重要的是它对特定的种群提供了一种选择性进化动力.植物可以通过忍受、抗性和避免或最终逃避这三种不同的策略来应对胁迫.DNA甲基化作为一种表观遗传现象,是指在甲基化酶的作用下,不涉及基因的DNA序列改变,而使基因功能发生变化,以对外界的环境刺激作出应答反应.这种变化常常可以传递给后代,并形成表观遗传记忆,这对培育植物抗性新品种提供了可能.综述了植物响应逆境胁迫中的DNA甲基化修饰的研究进展,旨在深入了解DNA甲基化变化对植物抗逆性的影响.     

DNA甲基化修饰与干细胞分化

干细胞自我更新及分化潜能一方面是内源性转录因子相互协调控制的结果,另一方面表观遗传修饰也起着重要的作用。该文综述了DNA甲基化修饰的机理、哺乳动物DNA甲基化的特点以及干细胞分化的DNA甲基化修饰。     

mTOR信号途径与表观遗传关系的研究进展

mTOR(mammalian target of rapamycin)是雷帕霉素在哺乳动物细胞内作用的蛋白激酶, 通过PI3K/Akt信号磷酸化激活而调控细胞分裂、促进转录、信号翻译等, mTOR抑制剂具有抗肿瘤和免疫抑制的潜力, 已进入临床II期试验。DNA甲基化可沉默基因转录, 组蛋白磷酸化的动态变化主要影响信号传导通路中相关基因的转录, DNA甲基化和组蛋白共价修饰以及RNA干扰技术都是表观遗传修饰的方式, 可以调节mTOR信号途径蛋白激酶的表达, 激活或抑制mTOR也可以影响DNA甲基化和组蛋白磷酸化等。本文将对mTOR信号途径与表观遗传关系的研究进展作一综述。     

DNA甲基化对牛lgf-2r表达的影响及其在克隆牛发育中的作用

目前认为克隆效率低的主要原因是供体核的不完全重编程导致发育过程中一些重要的基因异常表达。运用DNA甲基化转移酶抑制剂5＇-脱氧胞苷（5＇-azacytidine,5＇-aza）处理MDBK细胞（牛肾上皮细胞）,并通过实时荧光定量PCR方法对lgf-2r基因的表达进行了定量分析;在此基础上,应用亚硫酸盐甲基化测序法检测正常牛及克隆牛脑、肺、心、肝组织lgf-2r印迹调控区DMR2（DNA differentially methylated region,DMR）及非印迹调控区3＇-UTR（3＇-untranslated region,UTR）的DNA甲基化水平。研究发现,5＇-aza处理MDBK细胞后,lgf-2r基因的表达上调。正常牛各组织中lgf-2rDMR2区的DNA甲基化程度差异较大,3＇-UTR区较稳定;与正常牛相比,克隆牛DMR2区的甲基化程度变化较大,3＇-UTR区无显著性变化。结果表明,DNA甲基化修饰影响lgf-2r基因的表达。正常牛不同组织中lgf-2r基因DMR2区的DNA甲基化程度不同,提示lgf-2r基因的印迹调控方式在不同组织中可能不同。克隆牛发育过程中,调控lgf-2r基因印迹的DMR2表观结构被明显改变,而非印迹调控区3＇-UTR则无明显变化,提示lgf-2r基因印迹调控区被破坏,很可能是导致克隆牛发育异常的一个重要原因。     

DNA甲基化及组蛋白修饰在精神分裂症中的改变

精神分裂症（schizophrellia）是一种严重的精神疾病,对双胞胎、家庭及认养的研究揭示,遗传与环境因素之间复杂的相互作用是精神分裂症的病因。表观遗传学（epigenetics）研究与基因序列变化无关的基因表达调控机制．为人们深入认识精神分裂症的病因提供了新的思路。表观遗传调控机制主要包括：DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA三种方式。该文介绍前两种在精神分裂症发病机制中的作用。     

什么是“表观遗传学”

从经典遗传学理论上来讲,脱氧核糖核酸(DNA)是把生物的遗传信息传递给下一代的物质。上一代的生活经历一般不会影响下一代,因为DNA的序列不可能在如此短暂的时间内产生足以影响下一代性状的改变。然而对人和动物的观察表明,上一代的生活经历可以通过DNA序列以外的途径传给后代。这些途径主要包括组蛋白的乙酰化和DNA的甲基化。它们不改变DNA中核苷酸的序列,却能影响基因的表达。这些不通过DNA序列改变而影响身体性状,有时能遗传给后代的变化就叫做"表观遗传"修饰。     

植物DNA甲基化调控因子研究进展

DNA甲基化是重要的植物基因组表观遗传修饰。植物中DNA甲基化的建立与维持是由多个调控因子协同作用的结果。不同的甲基转移酶类能直接作用于不同位点胞嘧啶甲基化, 其中MET1主要负责保持原初CG位点的甲基化, CMT3主要负责保持CNG位点的甲基化, 并由DRM与CMT3的协同从头甲基化作用来补偿其他相关序列的甲基化。这些甲基转移酶与染色质重塑解旋酶和组蛋白修饰因子协同改变染色质的结构, 行使表观遗传的功能。DNA转葡糖基酶有去甲基化活性从而减轻基因沉默。文章综述了以上植物DNA甲基化调控因子的生物学功能及其之间的相互作用和近年来的研究进展, 以更好的理解DNA甲基化的建立、保持和去除的机制。     

DNA甲基化对子宫内膜异位症（EMs）的作用及其调控机制

表观遗传通过DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、以及microRNA等调控方式来实现对基因表达、DNA复制和基因组稳定性的控制。DNA甲基化是目前研究的最为广泛的表观遗传修饰方式之一,可调控真核生物的基因表达。DNA甲基化在哺乳动物发育、肿瘤发生发展及人类其他疾病中均发挥着至关重要的作用。DNA甲基化状态的改变已被视为人类肿瘤细胞的生物标志之一。EMs虽是一种良性妇科疾病,但伴有细胞增殖、侵袭性及远处种植转移等肿瘤的特点。最新研究发现,DNA甲基化可能与子宫内膜异位症（EMs）的发生存在密切的关系并认为EMs从根本上是一种表观遗传学疾病。由于表观遗传修饰都是可逆的过程,这就为EMs的治疗提供了一种新的途径。本文就DNA甲基化在EMs中的发生发展中的作用及其调控的分子机制,以及在诊断治疗中作用的最新研究进展做一综述。     

DNA甲基化对子宫内膜异位症(EMs)的作用及其调控机制

表观遗传通过DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、以及microRNA等调控方式来实现对基因表达、DNA复制和基因组稳定性的控制。DNA甲基化是目前研究的最为广泛的表观遗传修饰方式之一,可调控真核生物的基因表达。DNA甲基化在哺乳动物发育、肿瘤发生发展及人类其他疾病中均发挥着至关重要的作用。DNA甲基化状态的改变已被视为人类肿瘤细胞的生物标志之一。EMs虽是一种良性妇科疾病,但伴有细胞增殖、侵袭性及远处种植转移等肿瘤的特点。最新研究发现,DNA甲基化可能与子宫内膜异位症(EMs)的发生存在密切的关系并认为EMs从根本上是一种表观遗传学疾病。由于表观遗传修饰都是可逆的过程,这就为EMs的治疗提供了一种新的途径。本文就DNA甲基化在EMs中的发生发展中的作用及其调控的分子机制,以及在诊断治疗中作用的最新研究进展做一综述。     

表观遗传调节在神经发育中的生理及病理学意义初探

表观遗传学(epigenetics)研究的是调控遗传物质表达而不改变遗传基因DNA序列所引起的表型变化的过程及其机制。这种变化在细胞生命周期中始终存在,并在数代繁衍过程中保持不变。表观遗传调控过程十分复杂,主要包括DNA甲基化(methylation)、组蛋白修饰(histone modifica-tion)、染色质重塑(chromatin remodeling)、基因印迹(gene imprinting)等,其中DNA甲基化是最为经典的表观遗传调控方式之一,对其了解也最多。本文着重探讨表观遗传调节在神经发育过程中的生理、病理学意义及其分子机制。     

表观遗传学与人类表观基因组计划

表观遗传学已被用来描述许多生物学过程,成为生物学与医学领域中热点的学科之一.本文简要介绍表观遗传学与表观遗传基因组学的概念、人类表观基因组计划研究的目标与意义,并阐述DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码微小RNA等表观遗传学调控基因表达的机制.我们已经认识到人类疾病基因缺损可能部分或完全与表观遗传有关.所以,研究疾病状态下非突变的、可逆的表观遗传调节,以及治疗的可能性具有重要实际意义.     

植物胚乳发育的表观遗传学调控

被子植物的种子发育从双受精开始, 产生二倍体的胚和三倍体的胚乳。在种子发育和萌发过程中, 胚乳向胚组织提供营养物质, 因此胚乳对胚和种子的正常生长发育至关重要。开花植物发生基因组印迹的主要器官是胚乳。印迹基因的表达受表观遗传学机制的调控, 包括DNA甲基化和组蛋白H3K27甲基化修饰以及依赖于PolIV的siRNAs (p4-siRNAs)调控。基因组印迹的表观遗传学调控对胚乳的正常发育和种子育性具有不可或缺的重要作用。最新研究显示, 胚乳的整个基因组DNA甲基化水平降低, 而且去甲基化作用可能源于雌配子体的中央细胞。该文综述了种子发育的表观遗传学调控机制, 包括基因组印迹机制以及胚乳基因组DNA甲基化变化研究的最新进展。     

环境因素对DNA甲基化的影响

在哺乳动物中, DNA甲基化是指在DNA 甲基转移酶(DNA-methyl transferase, DNMT)的作用下, 以S-腺苷甲硫氨酸提供甲基供体, 将其甲基转移到脱氧胞嘧啶环第5位碳原子形成甲基化脱氧胞嘧啶的共价修饰。DNA甲基化改变组蛋白和DNA之间的相互作用, 使染色质构象发生改变从而影响基因的表达, 总体来说DNA甲基化水平与基因的表达呈负相关。越来越多的报道证实, 环境因素可以影响表观遗传修饰, 其并没有涉及遗传信息的改变, 所以在一定范围内可以解释表型变化。文章围绕环境因素(温度、营养供给、异常化学因子、早期环境刺激和辐射等)对DNA甲基化产生的影响进行综述, 这些影响包括亲代和子代DNA甲基化的改变及子代行为和表型变化等方面, 以期进一步阐释环境因素与基因互作的关系。