Ash2l-1/Ash2l-2在小鼠胚胎干细胞中的表达特异性及互补效应

H3K4me3是一种重要的表观遗传修饰,主要由MLL(mixed lineage leukemia)甲基转移酶复合体催化,对小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells, mESCs)自我更新能力的维持具有重要作用。ASH2L是MLL复合体中一个重要的核心亚单位,参与调控mESCs中染色质的开放状态。ASH2L在mESCs中有2个异构体：ASH2L-1(80 kDa)和ASH2L-2(65 kDa),且以ASH2L-2的表达为主;而在小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblast, MEF)中,只有ASH2L-1表达。目前,Ash2l-1和Ash2l-2在mESCs中的作用尚不清楚。本文利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术,建立了Ash2l-1 ^-/-和Ash2l-2 ^-/-mESCs。通过碱性磷酸酶染色、免疫荧光染色和qRT-PCR发现,Ash2l-1 ^-/-和Ash2l-2 ^-/-mESCs在碱性磷酸酶、多能性调控转录因子(Oct4、Nanog、Sox2和Klf4)的表达与野生型对照无显著差异。通过拟胚体分化实验,发现Ash2l-1 ^-/-mESCs诱导的拟胚体在Snai2(外胚层标记基因)和Gata4(内胚层标记基因)的表达上显著低于野生型mESCs诱导的拟胚体(P<0.01)。通过Western blotting,发现Ash2l-1 ^-/-mESCs中ASH2L-2的表达显著上调(P<0.01),Ash2l-2 ^-/-mESCs中ASH2L-1的表达显著上调(P<0.01),而Ash2l-1 ^-/-和Ash2l-2 ^-/-mESCs中,基因组H3K4me3的表达与野生型对照并无显著差异。这表明Ash2l-1和Ash2l-2之间存在补偿效应。利用JASPAR和KEGG预测分析发现,Ash2l-1和Ash2l-2启动子区分别具有3个和16个潜在的多能性转录因子结合位点,这些转录因子可能介导实现Ash2l-1和Ash2l-2之间的补偿效应。以上结果表明,Ash2l-1和Ash2l-2之间的补偿效应可能参与mESCs多能性的维持和基因组H3K4me3的调控。     

8-氯腺苷诱导的组蛋白H3K79双甲基化促进NBS1和p21的基因转录激活

组蛋白H3第79位赖氨酸甲基化（H3K79me）修饰有单甲基、双甲基及三甲基3种形式,是常染色质的标志.然而,对于组蛋白H3K79三种甲基化各自在基因转录、DNA损伤修复中所起的作用尚不十分清楚.本研究以8-氯腺苷（8-Cl-Ado）为DNA双链断裂（DNA double-stranded breaks,DSB）诱导剂,采用Western 印迹,在人肺癌细胞H1299检测出了DNA修复分子NBS1、细胞周期检验点相关分子p21,并发现H3K79me1、H3K79me2和H3K79me3三种甲基化修饰的组蛋白明显增加;染色质免疫共沉淀结合实时定量PCR实验显示,只H3K79me2与DNA损伤检验点分子p21、DNA修复分子NBS1的启动子区域相结合,说明H3K79双甲基化修饰与这些基因的转录激活有关.结果提示,在8-氯腺苷引起 DSB时,是H3K79me2、而不是H3K79me1和H3K79me3参与NBS1和p21基因转录激活时的染色质重塑.8-氯腺苷诱导H3K79双甲基化增强、促进H3K79me2所在染色质区域的NBS1和p21基因转录激活可能是8-Cl-Ado抑制肿瘤细胞生长作用机制之一.     

小鼠不同细胞间组蛋白修饰变化对MafA基因转录表达的影响

目的通过比较不同细胞类型之间MafA基因转录起始区的组蛋白修饰差异,探讨组蛋白修饰对MafA基因转录表达的作用。方法采用染色质免疫共沉淀-实时定量PCR法检测小鼠胰岛素瘤β细胞（NIT-1）、NIH小鼠成纤维细胞（NIH3T3）及小鼠胚胎干细胞（mES）三者中的MafA和MLH1基因转录起始区组蛋白修饰（H3K4m3、H3K9m3和H3乙酰化）的状况。同时采用实时定量RT-PCR检测上述三种细胞各基因mRNA表达水平。分析基因的H3K4m3、H3K9m3和H3乙酰化修饰与基因表达之间的相互关系。结果 （1）以mES细胞为参照,NIT-1细胞MafA基因的转录起始区的H3K4m3修饰水平明显增高（P〈0.05）,H3K9m3修饰水平明显降低（P〈0.05）;NIH 3T3细胞MafA基因的转录起始区的H3K9m3修饰水平明显增高（P〈0.05）,H3K4m3修饰水平明显降低（P〈0.05）;（2）MafA基因的仅在NIT-1细胞表达,其表达与H3K4m3修饰存在直线相关（相关系数0.995）;与H3K9m3修饰存在直线负相关（相关系数-0.751）;（3）管家基因MLH1的表达与所检测组蛋白修饰无相关性。结论 H3K9m3与H3K4m3修饰能相互协调,共同调控MafA基因的表达,对胚胎干细胞向β细胞分化具有重要的意义。     

组蛋白甲基化修饰与早期胚胎发育及相关疾病的研究进展

早期胚胎发育受到表观遗传的多重级联调控.组蛋白修饰是表观遗传调控的重要组成部分,组蛋白翻译后修饰通过影响组蛋白与DNA结合的紧密程度,调控染色质状态与基因表达,参与了胚胎发育及相关疾病发生的过程.在早期胚胎发育过程中,组蛋白甲基化修饰H3K4me3, H3K27me3与H3K9me3通过协调染色质的开放与关闭参与调控发育相关基因的表达,沉默逆转录转座子以及参与经典与非经典的印记调控.早期胚胎阶段作为表观遗传重编程的关键时间窗口,在此阶段组蛋白修饰酶的表达与组蛋白修饰容易受到不良环境的影响,导致胚胎期及子代多种疾病的发生.本文详细地对组蛋白H3K4me3, H3K27me3, H3K9me3修饰在早期胚胎发育与疾病发生中的作用与功能进行了综述,为今后表观遗传学在早期胚胎发育相关疾病的干预治疗提供理论基础.     

异染色质相关蛋白TRIM28调控锌指蛋白和原钙黏蛋白家族基因的转录

目的 TRIM28是一种异染色质相关蛋白,通过和SETDB1、HP1相互作用参与H3K9me3修饰的建立,本文旨在更深入地研究TRIM28的相关功能。方法 本文利用CRISPR/Cas9技术、染色质免疫共沉淀技术、免疫印迹技术和实时荧光定量PCR技术,建立HEK293F Trim28基因敲除细胞系,分析一系列实验数据结果。结果 Trim28主要抑制内源表达水平较低的基因转录,进一步分析发现Trim28调控锌指蛋白家族基因和原钙黏蛋白β家族基因的转录。在Trim28敲除细胞系中,锌指蛋白家族基因H3K27ac修饰、H3K4me1修饰和H3K4me3修饰都显著上升,H3K9me3修饰下降。原钙黏蛋白β家族基因的H3K4me3修饰显著上升,H3K9me3修饰下降。结论 这些结果提示TRIM28通过改变染色质的开放程度调控锌指蛋白和原钙黏蛋白β家族基因的转录,为更深入研究TRIM28的功能提供了新的思路。     

组蛋白修饰对胚胎干细胞分化过程[]的调控机制

选用人类胚胎干细胞系和由人类胚胎干细胞系分化来的神经干细胞系为研究对象,分析组蛋白修饰对胚胎干细胞分化过程的调控作用。得到了两种细胞系差异表达基因转录起始位点侧翼区域内八种组蛋白修饰的分布模式,以及组蛋白修饰功能簇。研究表明在两类细胞系中,八种组蛋白修饰谱分布模式一致,且呈现两种分布类型; H3K27ac,H3K4me3和H3K9ac组成的功能簇是保守的;H3K27me3,H3K36me3和H3K79me1组成的功能簇以及H3K9me3和H3K27me3组成的功能簇在胚胎干细胞向神经干细胞分化的过程中消失。结果揭示了组蛋白修饰对胚胎干细胞系向神经干细胞系分化过程的部分调控机制,为该分化过程分子调控机制的研究提供部分重要的理论基础。     

多组学大数据整合分析揭示早期胚胎发育过程中基因表达调控信息的变化规律

摘要 目的：探究哺乳动物早期胚胎发育过程中基因表达调控信息的变化规律。方法：收集小鼠早期胚胎发育各时期的RNA-seq,ATAC-seq,MethylC-Seq和H3K4me3 ChIP-seq数据进行整合分析,观察小鼠早期胚胎发育各时期转录因子表达量的变化,计算各时期基因表达量与转录因子结合位点数量及染色质可及性的相关性,筛选各时期表达量前10%的基因,统计其表达量和转录因子占比,并进行启动子可及性分析。根据前期报道的转录因子三节点调控网络,对早期胚胎各时期转录因子调控网络的富集模式进行分析。根据多组学数据分析结果,推测早期胚胎发育调控过程中转录因子和表观遗传修饰信息的共调控模型。结果：转录因子数量和调控关系变化以及染色质可及性、DNA甲基化修饰、组蛋白修饰等表观遗传修饰共同调控早期胚胎发育各时期的基因表达,这些因素在不同时期发挥不同程度的调控作用。结论：转录因子和表观遗传修饰在早期胚胎发育过程中动态调控基因表达。     

组蛋白去甲基化酶KDM5A调控H3K4me3参与神经管畸形发生的分子机制

神经管畸形(NTDs)的病因与防治是出生缺陷领域研究的重点,叶酸可以预防神经管畸形但其机制不明。本文借助低叶酸细胞模型和低叶酸NTDs小鼠模型通过染色质免疫共沉淀、Cut&Tag等技术,探讨了组蛋白去甲基化酶lysine demethylase 5A(KDM5A)及其调控的下游组蛋白H3K4me3修饰在叶酸缺乏导致的NTDs发生中的潜在分子机制。结果显示,低叶酸的细胞模型中,qRT-PCR、Western印迹结果显示,KDM5A分子表达明显下降(P<0.05)。作为组蛋白H3K4me3调控的上游关键酶,进一步通过染色质免疫共沉淀ChIP、ChIP-qPCR实验证实,叶酸缺乏下组蛋白H3K4me3在神经发育基因Axin2和Atoh1基因启动子区富集增加(P<0.05)。通过构建KDM5A基因敲除细胞模型,借助Cut&Tag试验证实,KDM5A基因敲除后H3K4me3主要富集在神经发育基因上。最后在低叶酸导致的NTDs小鼠模型的脑组织中,RT-qPCR、Western印迹以及ChIP-qPCR实验显示,E9.5 d的NTDs胎鼠脑组织中KDM5A表达下降(P&l...     

LincRNA1230抑制小鼠胚胎干细胞向神经前体细胞分化

胚胎干细胞是一类具有多向分化潜能的细胞.胚胎干细胞可以模拟体内发育过程,在无外界信号分子刺激的情况下,自发向神经前体细胞分化.有研究表明,这一体外发育过程受神经分化相关转录因子和表观遗传修饰的共同调控,然而该过程中的分子机制尚不清楚.本研究发现长链非编码RNA1230(LincRNA1230)参与了小鼠(Mus musculus)胚胎干细胞向神经前体细胞的分化过程.在小鼠的胚胎干细胞中过表达LincRNA1230可以显著抑制其神经分化效率;反之,干扰LincRNA1230可以提高分化效率.进一步研究表明,LincRNA1230通过结合Wdr5,降低神经分化相关基因启动子区H3K4me3的修饰水平,从而抑制相关基因的表达活性.这些发现揭示了LincRNA1230在小鼠胚胎干细胞神经分化过程中的重要作用.     

组蛋白甲基转移酶SETD2研究进展

SETD2基因是调控哺乳动物表观遗传的一个重要基因,其编码的SETD2蛋白主要参与组蛋白甲基化修饰,与RNA聚合酶II作用介导转录延长及错配修复。小鼠SETD2结构异常通过下调H3K36me3而引起血管构建功能缺陷。在许多人类肿瘤(乳腺癌、肾癌及膀胱肿瘤等)中都发现了SETD2基因改变。近年来的研究表明,SETD2基因表达下调可促进白血病干细胞的自我更新,从而促进白血病的发生和发展。SETD2-H3K36me3信号通路可认为是肿瘤中常见的一种抑癌机制,这也为临床疾病诊断和治疗提供了新策略。但是,关于SETD2异常引起肿瘤的具体作用机制需要进一步研究。该文就SETD2基因的结构、功能及其在胚胎发育及成体肿瘤尤其是白血病中的作用机制作一综述。     

Dynamic patterns of histone H3 lysine 4 methyltransferases and demethylases during mouse preimplantation development

Extensive and dynamic chromatin remodeling occurs after fertilization, including DNA methylation and histone modifications. These changes underlie the transition from gametic to embryonic chromatin and are thought to facilitate early embryonic development. Histone H3 lysine 4 methylation (H3K4me) is an important epigenetic mechanism that associates with gene-specific activation and functions in development. However, dynamic regulation of H3K4me during early embryonic development remains unclear. Herein, the authors examined the dynamic changes of H3K4me and its key regulators (Ash1l, Ash2l, Kmt2a, Kmt2b, Kmt2c, Setd1a, Setd7, Kdm1a, Kdm1b, Kdm5a, Kdm5b, Kdm5c, and Kdm5d) in mouse oocytes and preimplantation embryos. An increase in levels of H3K4me2 and me3 was observed at the one- to two-cell stages (P?P?P?相似文献   

Mstn knockdown decreases the trans-differentiation from myocytes to adipocytes by reducing Jmjd3 expression via the SMAD2/SMAD3 complex

ABSTRACT

Myostatin (Mstn) is an important growth/differentiation factor, and knockdown of Mstn reduces fat content. Here, we knocked down Mstn expression in C2C12 myoblasts and then induced adipogenic trans-differentiation in the cells. The effects of Mstn knockdown on lipid droplet contents and H3K27me3 marker expression on adipocyte-specific genes were detected. The results showed that Mstn knockdown reduced the formation of lipid droplets, downregulated the expression of adipocyte-specific genes, and increased H3K27me3 marker expression on adipocyte-specific genes. Chromatin immunoprecipitation analysis showed that the SMAD2/SMAD3 complex could combine with the Jumonji D3 (Jmjd3) promoter and that Mstn regulated Jmjd3 expression through this process. Jmjd3 overexpression removed the H3K27me3 marker and increased the expression of adipocyte-specific genes. Overall, our results showed that Mstn regulated Jmjd3 expression through SMAD2/SMAD3, thus affecting the H3K27me3 marker on adipocyte-specific genes and the trans-differentiation from myocytes to adipocytes.     

CPEB1, a histone-modified hypomethylated gene,is regulated by miR-101 and involved in cell senescence in glioma

Epigenetic mechanisms have important roles in carcinogenesis. We certified that the mRNA translation-related gene cytoplasmic polyadenylation element-binding protein 1 (CPEB1) is hypomethylated and overexpressed in glioma cells and tissues. The knockdown of CPEB1 reduced cell senescence by regulating the expression or distribution of p53 in glioma cells. CPEB1 is also regulated directly by the tumor suppressor miR-101, a potential marker of glioma. It is known that the histone methyltransferase enhancer of zeste homolog 2 (EZH2) and embryonic ectoderm development (EED) are direct targets of miR-101. We demonstrated that miR-101 downregulated the expression of CPEB1 through reversing the methylation status of the CPEB1 promoter by regulating the presence on the promoter of the methylation-related histones H3K4me2, H3K27me3, H3K9me3 and H4K20me3. The epigenetic regulation of H3K27me3 on CPEB1 promoter is mediated by EZH2 and EED. EZH2 has a role in the regulation of H3K4me2. Furthermore, the downregulation of CPEB1 induced senescence in a p53-dependent manner.