小鼠孤雌胚与体内正常胚H3K27三甲基化模式的差异

为了考察小鼠(Mus musculus)孤雌激活胚胎H3K27三甲基化模式与体内正常胚胎之间的差异,以及曲古抑菌素A(TSA)对孤雌胚H3K27三甲基化水平的影响,探究表观遗传修饰对孤雌胚胎发育的作用。首先,用H3K27me3特异性抗体对MⅡ期卵母细胞染色,利用激光共聚焦对其荧光强度进行检测,结果发现该时期的甲基化荧光强度相对较低。接着,采用同样的方法对小鼠孤雌胚胎和体内正常胚胎植入前各时期的H3K27me3模式进行比较,结果显示,从2-细胞到囊胚期孤雌组呈现逐渐升高的趋势,与体内组变化趋势完全相反,且总体平均荧光强度较体内组普遍偏低。孤雌胚胎经TSA处理后,处理组和未处理组在前三个时期虽然没有显著性差异(P0.05),但是处理之后的H3K27三甲基化水平有所提高,囊胚期与未处理组相比有显著性差异(P0.05)。以上结果表明,小鼠孤雌胚胎的H3K27三甲基化模式与体内胚胎之间存在着巨大的差异,这可能是造成孤雌胚胎发育能力差的重要原因之一。TSA处理对H3K27me3模式造成了一定的影响,使体外培养环境有所改善,这可能对提高孤雌胚胎发育能力具有一定的意义。     

H3K27乙酰化模式在孤雌胚与正常胚中的差异及其对胚胎发育的影响

目的考察小鼠孤雌胚胎H3K27乙酰化模式与体内胚胎的差异,探究表观遗传模式对孤雌胚发育的影响。方法利用SrCl2激活卵母细胞,获得植入前各时期孤雌胚胎,并统计胚胎发育率;小鼠注射孕马血清激素(Pregnant Mare Serum Gonadotrophin,PMSG)和人绒毛膜促性腺激素(Human Chorionic Gonadotropin,hCG)超排后合笼,在不同发育时间采用体内冲胚的方法获得体内各时期胚胎;将获得的各期各类胚胎用H3K27乙酰化抗体与特异性位点结合,与连接有FITC荧光基团的二抗共同孵育,利用激光共聚焦显微镜检测荧光强度,获得小鼠植入前各时期孤雌胚和体内胚组蛋白H3K27乙酰化模式。结果用SrCl2激活成熟卵母细胞得到的孤雌胚的激活率和囊胚率分别为96.39%和69.54%,处于正常发育水平;孤雌胚H3K27乙酰化荧光强度从原核期相对较高的水平逐渐降低,2-细胞、4-细胞和8-细胞时期荧光强度都处于较低水平,到桑葚胚时期又突然升高,总体变化趋势和体内组先降低后升高的整体趋势一样,且原核期至8-细胞时期的荧光值孤雌胚高于体内胚,桑囊胚时期则相反;两组的H3K27乙酰化荧光强度值在原核期和桑葚胚时期差异不显著(P>0.05),在2-细胞、4-细胞、8-细胞和囊胚期差异显著(P<0.01)。结论本研究表明小鼠孤雌胚H3K27乙酰化模式与体内胚的模式存在差异,可能是影响孤雌胚发育能力的重要原因之一。进一步的深入研究将对纠正小鼠孤雌胚乙酰化模式和提高孤雌胚发育能力具有重要意义。     

组蛋白H3K36甲基化与疾病

组蛋白H3K36位点可以发生甲基化修饰,其修饰状态受到H3K36甲基转移酶和去甲基化酶的动态调控。H3K36的甲基化修饰可引起多种生物学效应,如参与基因的转录激活或抑制、剂量补偿以及基因的选择性剪接等。H3K36甲基化修饰状态的异常与很多疾病相关,因此全面了解H3K36甲基化对于该类疾病的诊断和治疗具有重要意义。     

曲古抑菌素A对体外培养牛成纤维细胞组蛋白乙酰化和甲基化的影响

Trichostatin A(TSA)是一种特异的组蛋白去乙酰化酶抑制剂。研究显示,TSA可以特异地抑制组蛋白去乙酰化酶活性,提高细胞的组蛋白乙酰化水平,激活基因的表达。但是,目前还不是很清楚TSA处理是否对组蛋白甲基化产生影响。本研究以成纤维细胞为研究对象,利用免疫细胞化学技术及激光共聚焦显微镜,探讨了TSA处理体细胞对其组蛋白乙酰化及甲基化修饰的影响。结果显示,随TSA浓度增加,体细胞形态发生明显的改变,细胞变得扁平且核区较大,处理后组蛋白H4K8位点的乙酰化水平随着TSA浓度的增加明显提高。检测组蛋白H3上两个甲基化位点发现,随组蛋白乙酰化水平的增加,H3K4位点的三甲基化（H3K4me3）水平也显著提高。但是,对于H3K9的二甲基化水平（H3K9me2）则没有明显变化。以上结果显示,TSA的处理不仅可以提高体细胞的组蛋白乙酰化水平,同时也增加了与基因表达激活相关组蛋白修饰位点的甲基化水平,但是对于与沉默基因相关的组蛋白修饰位点则没有明显的影响。     

沙棘H3K9乙酰化修饰全基因组分析

为了绘制沙棘H3K9乙酰化修饰图谱,确定H3K9乙酰化修饰所调控的基因,该实验通过Western blot验证抗体与组蛋白的结合能力和ChIP-seq验证抗体富集效率,获得全基因组范围内沙棘H3K9乙酰化修饰图谱和调控基因。实验结果表明,H3K9ac抗体与复合物具有较强的结合能力。对富集到的DNA片段进行高通量测序,分别获得2.2×10~7和3.6×10~7条原始序列;唯一比对序列广泛分布于沙棘基因组中,并且在结构基因中的两端具有明显的富集。对富集区进行峰的预测结果显示,共预测出1 011个峰;对峰所处部位基因进行功能预测结果发现,H3K9ac对于沙棘细胞代谢和信号转导基因的表达具有重要调控作用。沙棘片段化DNA的富集以及高通量测序结果证明,抗体能够用于研究沙棘的组蛋白修饰类型,并且绘制了沙棘第一张H3K9乙酰化修饰遗传图谱草图,鉴定出沙棘H3K9乙酰化修饰所调控的基因,为今后研究组蛋白修饰对沙棘基因表达的调控方式奠定了基础。     

过表达组蛋白H3K9me3去甲基化酶对猪克隆胚胎发育的影响

组蛋白异常修饰是克隆胚胎发育的重要制约因素,组蛋白H3K9me3去甲基化酶KDM4家族的过表达可以有效提高克隆胚胎的发育效率。为探究过表达H3K9me3去甲基化酶对猪克隆胚胎发育的影响,本研究在猪克隆胚胎1-细胞期和2-细胞期分别注射KDM4A mRNA和KDM4D mRNA检测胚胎的囊胚率;收集1-细胞期注射KDM4A mRNA和胚胎注射水(对照组)的2-细胞期克隆胚胎检测H3K9me3表达水平;此外,收集1-细胞期注射KDM4A mRNA和胚胎注射水的4-细胞期克隆胚胎进行单细胞转录组测序,并对测序数据进行GO与KEGG富集分析。结果显示：在1-细胞期注射KDM4A mRNA的猪克隆胚胎囊胚率显著高于对照组(25.32±0.74%vs14.78±0.87%),注射KDM4D mRNA对猪克隆胚胎囊胚率无明显作用(16.27±0.77%vs 14.78±0.87%);在2-细胞期注射KDM4A mRNA和KDM4D mRNA的克隆胚胎囊胚率与对照组相比均无显著差异(32.18±1.67%、30.04±0.91%vs 31.22±1.40%)。在1-细胞期注射KDM4A mRNA的克隆...     

c-myb基因启动子表观遗传修饰对该基因表达的影响

已有研究表明c-myb基因在白血病等癌症中发挥重要的作用,但是目前关于c-myb基因的调控机制尚不清楚。为了探究c-myb基因启动子区域表观修饰对该基因表达调控的作用,我们利用CRISPR-dCas9系统,在融合了p300和DNMT3A蛋白后,分别和靶向c-myb启动子的引导RNA (guide RNA, gRNA)共转染到小鼠急性髓系白血病M1细胞(mouse myeloid leukemia, M1)中,ChIP-qPCR结果显示dCas9-p300和dCas9-DNMT3A分别成功结合到c-myb基因启动子区域,并伴随有启动子区域组蛋白修饰H3K27乙酰化或DNA甲基化5-mC的显著增高。Western blotting及RT-qPCR结果表明d Cas9-p300使M1细胞中c-myb表达明显上调(p0.001),而d Cas9-DNMT3A使c-myb表达明显下调(p0.05)。进一步研究证明dCas9-p300可以对抗白细胞介素6 (interleukelin-6, IL-6)引起的c-myb基因表达下调。本研究结果证明c-myb基因启动子的表观遗传修饰可以影响该基因的表达,为研究白血病等癌症提供了新的治疗思路和方案。     

小鼠电激活孤雌胚胎早期体内外发育能力的比较

目的探讨小鼠电激活孤雌胚胎的早期体内、外发育能力。方法 利用不同电脉冲参数和激活液对小鼠卵母细胞进行活化,观察激活后的小鼠孤雌胚体外发育状况和移植后的发育能力。结果非电解质激活液优于电解质液,脉冲强度、脉冲宽度和脉冲次数3个参数各自处于某一范围内时,他们之间存在某种相关性,降低其中1个参数可通过升高另外2个参数得到补偿,经筛选较适宜的电脉冲参数为：1.0 kV/cm、40μs、2 p,或者1.5kV/cm、30/μs、2 p,分别为74.65%和71.19%,体外囊胚发育率分别为43.40%和47.62%。电激活孤雌胚体外发育时序比正常胚胎慢,但囊胚细胞数与对照组差异不显著。它们经胚胎移植后,其中的一部分能够着床,但着床率仅为3.6%,极显著低于对照组（67%,P〈0.01）。结论电刺激能够较好地模拟正常受精过程激活小鼠卵母细胞,但激活后的多数小鼠孤雌胚胎着床能力较低,不能够顺利着床。     

组蛋白H3K27去甲基化酶与肿瘤发生

组蛋白甲基化是一种重要的表观遗传学修饰,在基因表达调节方面发挥着重要的作用.组蛋白H3赖氨酸27三甲基化（H3K27me3）是一种抑制性组蛋白标记,可被去甲基化酶UTX和JMJD3催化而移去甲基.UTX和JMJD3通过激活HOX基因而参与细胞分化和多能细胞抑制过程.在多种肿瘤中检测到UTX和JMJD3突变或表达下降,同时多种基因启动子区H3K27me3含量增多.UTX和JMJD3均被看作肿瘤抑制基因,其中UTX调节了RB依赖的细胞命运控制,而JMJD3通过激活INK4b-ARF-INK4a位点而参与了癌基因诱导的衰老.组蛋白H3K27去甲基化酶与肿瘤发生的研究使我们对癌症发展过程有了更好的理解,同时也为癌症诊断和治疗提供了新靶点.     

小鼠组蛋白H3K4甲基化酶Smyd3启动子荧光素酶报告载体的构建与活性分析

为研究小鼠(Mus musculus)组蛋白H3 K4甲基化酶基因Smyd3转录调控的分子机制,本研究首先通过PCR的方法克隆了5条不同长度的Smyd3启动子5’端缺失片段,与pMD19-T载体连接后,双酶切克隆入pGL3-Basic荧光素酶报告基因载体,构建Smyd3启动子-pGL3-Basic报告基因重组质粒,瞬时转染HEK293细胞48 h后采用双报告基因检测试剂盒检测Smyd3启动子各缺失片段的相对荧光活性.结果表明,本研究成功构建Smyd3启动子5’端缺失片段-pGL3-Basic荧光报告基因重组质粒,所构建的启动子重组子转染组与阳性对照组相比表现出荧光活性,并且pGL3-Smyd3-4的荧光活性最强,是其他的2至4倍左右,pGL3-Smyd3-5的荧光活性最弱.本研究初步确定Smyd3基因的启动子核心区域可能位于-533～-42bp之间,在-2026～-533 bp之间可能存在启动子负调控序列.     

HDAC1 and HDAC3 underlie dynamic H3K9 acetylation during embryonic neurogenesis and in schizophrenia‐like animals

Although histone acetylation is one of the most widely studied epigenetic modifications, there is still a lack of information regarding how the acetylome is regulated during brain development and pathophysiological processes. We demonstrate that the embryonic brain (E15) is characterized by an increase in H3K9 acetylation as well as decreases in the levels of HDAC1 and HDAC3. Moreover, experimental induction of H3K9 hyperacetylation led to the overexpression of NCAM in the embryonic cortex and depletion of Sox2 in the subventricular ependyma, which mimicked the differentiation processes. Inducing differentiation in HDAC1‐deficient mouse ESCs resulted in early H3K9 deacetylation, Sox2 downregulation, and enhanced astrogliogenesis, whereas neuro‐differentiation was almost suppressed. Neuro‐differentiation of (wt) ESCs was characterized by H3K9 hyperacetylation that was associated with HDAC1 and HDAC3 depletion. Conversely, the hippocampi of schizophrenia‐like animals showed H3K9 deacetylation that was regulated by an increase in both HDAC1 and HDAC3. The hippocampi of schizophrenia‐like brains that were treated with the cannabinoid receptor‐1 inverse antagonist AM251 expressed H3K9ac at the level observed in normal brains. Together, the results indicate that co‐regulation of H3K9ac by HDAC1 and HDAC3 is important to both embryonic brain development and neuro‐differentiation as well as the pathophysiology of a schizophrenia‐like phenotype.     

Dux-Mediated Corrections of Aberrant H3K9ac during 2-Cell Genome Activation Optimize Efficiency of Somatic Cell Nuclear Transfer

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Stage-specific H3K9me3 occupancy ensures retrotransposon silencing in human pre-implantation embryos

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The plant alkaloid chelerythrine binds to chromatin,alters H3K9Ac and modulates global gene expression

Chelerythrine (CHL), a plant alkaloid, possesses antimicrobial, anti-inflammatory, and antitumor properties. Although CHL influences several key signal transduction pathways, its ability to interact directly with nucleoprotein complex chromatin, in eukaryotic cells has so far not been looked into. Here we have demonstrated its association with hierarchically assembled chromatin components, viz. long chromatin, chromatosome, nucleosome, chromosomal DNA, and histone H3 and the consequent effect on chromatin structure. CHL was found to repress acetylation at H3K9. It is more target-specific in terms of gene expression alteration and less cytotoxic compared to its structural analog sanguinarine.     

Determination of the parental pronuclear origin in bovine zygotes: H3K9me3 versus H3K27me2-3

To study the dynamics of 5-methylcytosine and 5-hydroxymethylcytosine in zygotes, the parental origin of the pronuclei needs to be determined. To this end the use of the asymmetric distribution of histone modifications in pronuclei is becoming more popular. Here, we demonstrated that histone 3 lysine 27 di-tri-methylation shows a stable pattern being present in the maternal but not in the paternal pronucleus of bovine zygotes, even in late stages of pronuclear development. In contrast, the pattern of histone 3 lysine 9 tri-methylation is very variable, and therefore cannot be used to reliably determine the parental origin of bovine pronuclei.