非组蛋白巴豆酰化修饰的生物学功能研究进展

赖氨酸巴豆酰化是一种新近发现的蛋白质翻译后修饰类型,在基因表达、细胞代谢及疾病治疗等许多病理生理过程中都具有重要的调节意义,可能是潜在的药物新靶标。目前研究多关注于组蛋白巴豆酰化修饰,而非组蛋白巴豆酰化修饰的研究逐渐被重视。本文简要介绍非组蛋白巴豆酰化修饰的生物学功能及其在疾病中的作用,将有助于了解非组蛋白巴豆酰化修饰的功能和机制。     

植物同源结构域(PHD结构域)——组蛋白密码的解读器

植物同源结构域(plant homeodomain,PHD结构域),是真核生物中一种进化保守的锌指结构域.多种调控基因转录、细胞周期、凋亡的蛋白质含有PHD结构域.研究表明,PHD结构域涉及多种功能,包括蛋白质相互作用,特别是同核小体组蛋白的作用.目前认为,各种组蛋白修饰(包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等)的模式和组合,调节染色质状态和基因转录活性,并提出了组蛋白密码理论.PHD指结构域能特异性识别组蛋白的甲基化(修饰)密码,可能是组蛋白密码的一种重要解读器.     

组蛋白赖氨酸酰化新修饰研究进展

蛋白质的翻译后修饰是细胞生命活动的基本形式之一,对蛋白质生物功能的发挥具有极为重要的影响,包括细胞的生长、分化、代谢等生命过程。赖氨酸酰化修饰是重要研究内容之一,其广泛参与细胞分化、细胞代谢等重要生理活动,成为生命科学领域研究热点。随着生物质谱的扫描速度、灵敏度、分辨率的不断提高,近几年来许多新的赖氨酸酰化修饰被研究者鉴定。该文总结了琥珀酰化、巴豆酰化、丙二酰化、戊二酰化、2-羟基异丁酰化、β-羟基丁酰化等新型赖氨酸酰化修饰的发现确证、修饰调控酶、底物鉴定和生理病理功能等方面的最新研究进展。     

琥珀酰化修饰参与癌症的研究进展

琥珀酰化是一种新型的翻译后修饰(post-translational modifications, PTM),是在琥珀酰辅酶A的介导下将一个负电荷四碳琥珀酰基转移到赖氨酸残基伯胺上的过程。近年来研究发现,琥珀酰化参与多种疾病的发生发展,尤其是可通过酶调节或者非酶方式参与癌症的发生发展。本文对相关调控机制(包括对代谢途径、组蛋白、肿瘤微环境、氧化还原稳态、DNA损伤及血管生成的调控)进行综述,从修饰组学角度探讨了癌症的发病机制,以期为推进癌症的预防治疗提供参考。     

染色质重塑复合物SAGA及其同源物的功能

基因表达调控是生物体生长发育的一个重要环节.在这一过程中,染色质重塑复合物扮演了非常重要的作用.SAGA是一个至少由20个蛋白组成的不依赖ATP的多功能染色质重塑复合物,它通过对组蛋白H3和H2B氨基末端赖氨酸乙酰化修饰来松动染色质结构,从而促进基因转录的起始.目前,对SAGA及其同源物的研究表明,SAGA及其同源物参与了许多重要的生物学功能,如mRNA输出、DNA损伤修复、胚胎发育、细胞癌变等.     

组蛋白变体及组蛋白替换

组蛋白作为核小体的基本组分,是染色质的结构和功能必需的。对于不同状态的染色质,核小体中会组装入相应的组蛋白变体,并且各种组蛋白变体的尾部也能发生多种修饰。这些变体通过改变核小体的空间构象和稳定性,决定基因转录的激活或沉默,DNA的修复,染色体的异染色化等。在组蛋白替换过程中,组蛋白变体是通过相应的染色质重构复合物组装入核小体,不同的变体有着不同的组装途径。对组蛋白变体的研究是近年来表观遗传学新的研究热点,也是对“组蛋白密码”的新的诠释。并且,组蛋白替换揭示了DNA-组蛋白相互作用变化的一种新的机制。

     

组蛋白修饰酶对基因转录的调控

基因在转录过程中,需招募多种组蛋白修饰酶来对组蛋白进行化学修饰,这些化学修饰包括:组蛋白的甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化和SUMO化等.大多数组蛋白修饰酶能与不同的转录因子形成复合物,并引起组蛋白和DNA之间相互作用的改变,从而调控基因的转录.本文总结了各种组蛋白修饰酶复合物的组成、结构及功能方面的研究进展.     

组蛋白泛素化与去泛素化对染色质和基因表达的研究进展

组蛋白或转录因子或辅助因子进行泛素化和去泛素化,能够介导某些生理和病理过程。泛素化和去泛素化的动态平衡确保染色质处于健康的稳定状态。组蛋白泛素化酶和去泛素化酶通过识别DNA损伤位点、传导信号和招募修复因子等方式参与维持染色质稳态。组蛋白泛素化修饰和去泛素化修饰通过抑制(多数)或促进(少数)基因转录,从而影响基因表达。本综述主要关注组蛋白泛素化修饰和去泛素化修饰与染色质稳态和基因转录的关系,探讨这些过程在发育调控和在某些疾病中的作用,为相关疾病的治疗提供理论依据。     

组蛋白赖氨酸巴豆酰化修饰的研究进展

组蛋白赖氨酸巴豆酰化修饰是2011年新发现的一种酰化修饰,对基因表达、细胞发育以及疾病治疗等生物过程具有重要的生物学意义。近两年内,巴豆酰化修饰生化相关研究取得突破性进展,尤其是在蛋白巴豆酰化修饰的生理功能以及与发育、遗传、疾病相关性等领域逐渐受到关注。现对蛋白巴豆酰化做一简要回顾,总结组蛋白巴豆酰化修饰鉴定、相关酶系统、识别结构域及生物学功能等,这些信息为将来进一步探索蛋白巴豆酰化的功能提供理论基础。     

组蛋白甲基转移酶的研究进展

组蛋白的甲基化修饰主要是由一类含有SET结构域的蛋白来执行的, 组蛋白甲基化修饰参与异染色质形成、基因印记、X染色体失活和转录调控等多种主要生理功能, 组蛋白的修饰作用是表观遗传学研究的一个重要领域。组蛋白甲基化的异常与肿瘤发生等多种人类疾病相关, 可以特异性地激活或者抑制基因的转录活性。研究发现, 组蛋白甲基转移酶的作用对象不仅仅限于组蛋白, 某些非组蛋白也可以被组蛋白甲基转移酶甲基化, 这将为探明细胞内部基因转录、信号转导、甚至个体的发育和分化机制提供更广阔的空间。     

超高深度巴豆酰化修饰组学分析揭示其在DNA同源重组修复中的重要作用

正近年来,巴豆酰化修饰作为蛋白质翻译后修饰研究的快车道上的一匹"黑马", 各类突破性成果不断涌现。自2011年芝加哥大学赵英明教授研究团队首次在组蛋白上发现巴豆酰化修饰起,围绕组蛋白巴豆酰化的产生、消除和识别机制的研究成为热点,其在生殖发育、肿瘤发生、转录调控、能量代谢等各方面的作用也被相继揭示出来。新近研究表明,巴豆酰化修饰并不局限于发生在组蛋白上,巴豆酰化修饰同样也可以发生在非组蛋白上,这提示我们巴豆酰化修饰的意义远比我们想象的更为重     

组蛋白修饰在先天性心脏病中的作用（英文）

先天性心脏病(congenital heart disease, CHD)是包括心肌壁、瓣膜和主要血管缺陷在内的心脏先天性结构异常疾病。虽然胚胎发生过程中的基因突变和异常基因表达等遗传因素会导致CHD,但这些只能解释一部分CHD的发病原因。表观遗传中的组蛋白修饰在CHD中的研究越来越多,提示其在CHD发病机制中愈发重要。随着基于质谱的蛋白质组学技术发展,一系列新型组蛋白翻译后修饰,包括琥珀酰化、糖基化、乳酸化和β-羟基丁酰化等在疾病中发挥的作用被揭示,而这些新型修饰如何调控CHD的发生发展过程中的基因表达以及病理进程并不得知。本文将分别从经典组蛋白修饰和新型组蛋白修饰出发阐述不同的组蛋白修饰参与调控心脏发育基因的作用机制,以期揭示组蛋白驱动的表观遗传机制在CHD病因学中的重要性,也为CHD的临床治疗及时预防提供理论依据。     

组蛋白的类泛素化修饰与发育调控研究进展

泛素类泛素在真核生物体内广泛存在,依赖泛素化及类泛素化蛋白的翻译后修饰已经被证实参与很多细胞内的调控进程。组蛋白是染色质的主要成分之一,已经证实的组蛋白泛素类泛素翻译后修饰在基因转录、DNA损伤修复过程中起着重要作用。与组蛋白泛素化研究相比,仅发现很少的组蛋白类泛素化研究,其生理功能,特别是与其他疾病发生的联系还并不是很清楚。文章综述了组蛋白类泛素化修饰对基因转录及DNA损伤修复的调控,并展望了类泛素化修饰在发育调控中的重要作用,为组蛋白类泛素化修饰在生理功能中的研究作用提供思路。     

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。     

异染色质及基因关闭

异染色质普遍存在于真核生物的染色质中,和细胞分裂、生存竞争等有密切关系,尤其在调节基因的活性上有重要作用。组蛋白尾的修饰,决定着异染色质的形成和解聚,从而控制基因的启闭,这一机制被称为组蛋白密码。本文以裂殖酵母的交配型区为例介绍了异染色质的的形成及维持机理。组蛋白密码可能是DNA遗传密码外生命的又一调节机制,而对异染色质形成和结构功能的研究,将成为破译组蛋白密码的钥匙。     

组蛋白赖氨酸修饰相关蛋白的鉴定研究

组蛋白翻译后修饰(Histone post-translational modifications,HPTMs)是表观遗传学研究的重要内容之一,其中组蛋白赖氨酸修饰在调控酶的作用下动态变化,一方面改变了组蛋白与DNA的作用关系,一方面招募结合蛋白(readers),进而调控基因转录。这些组蛋白赖氨酸修饰相关蛋白蕴含着重要的生物学信息,它们的鉴定是理解其功能,解析表观遗传机制的关键。本文就基于质谱的蛋白质组学技术,评述了组蛋白赖氨酸修饰相关蛋白的分析方法和应用研究。     

赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶1与白血病的研究进展

表观遗传学是后基因组时代兴起的一门新学科,它使人们认识到包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑及非编码RNA调控在内的修饰也可以记载遗传信息;并且许多表观遗传改变是可逆的,对表观遗传修饰和调控的研究已成为生命科学的热点和发展前沿。2004年发现的赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶1(LSD1)是第一个真正意义上的组蛋白赖氨酸去甲基化酶,使人们认识到组蛋白甲基化是一个动态的过程,通过组蛋白甲基转移酶和去甲基化酶的相互作用,动态地调控基因转录的激活和抑制等生物学过程。这重新定义了组蛋白甲基化,同时也为进一步深入研究组蛋白修饰提供了新的途径。我们在此简要介绍LSD1的结构与功能、LSD1与白血病的关系,LSD1在白血病的发生和发展中发挥重要作用,是一个潜在的治疗白血病的靶基因。     

芽殖酵母和裂殖酵母中异染色质形成机制

芽殖酵母(Saccharomyces cerevisiae)和裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)是用来研究异染色质形成、细胞周期、DNA复制等重要细胞功能的理想单细胞真核生物.本文主要介绍这2种酵母中异染色质形成的机制.异染色质是一种抑制基因转录和DNA重组的特殊染色质结构.尽管在芽殖酵母和裂殖酵母中异染色质形成都需要组蛋白修饰,但异染色质建立的机制不同.在芽殖酵母中参与异染色质形成的主要蛋白是Sir1-4蛋白（其中Sir2为组蛋白H3去乙酰化酶）,而组蛋白H3赖氨酸9甲基化酶Clr4和异染色质蛋白Swi6在裂殖酵母异染色质形成中起关键的作用.在这两个酵母中,参与异染色质形成的组蛋白修饰蛋白由DNA结合蛋白招募到异染色质.此外,裂殖酵母也利用RNA干扰系统招募组蛋白修饰蛋白.     

组蛋白修饰调控衰老过程的机制研究进展

组蛋白(histone)是真核生物染色质的主要蛋白质组分,具有类型多样的翻译后共价修饰,包括乙酰化、甲基化、泛素化、SUMO化、磷酸化等.组蛋白修饰是表观遗传调控网络的重要组成部分,参与调控基因转录、DNA复制和损伤修复等基因组DNA相关的生物学过程.物种的寿命由物种基因组和基因组与环境的相互作用决定.最近的研究表明,组蛋白修饰在多种模式生物衰老过程中呈现动态变化,且特定组蛋白修饰的改变可以延长模式生物的寿命,从而有望为延缓衰老、预防和治疗衰老相关疾病的研究带来新思路.本文总结了近年来组蛋白修饰调控衰老过程的研究进展.     

DNA甲基化与基因表达调控研究进展

表观遗传修饰是指不改变DNA序列的、可遗传的对碱基和组蛋白的化学修饰,主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑以及非编码RNA等.表观遗传修饰是更高层次的基因表达调控手段.DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,参与基因表达调控、基因印记、转座子沉默、X染色体失活以及癌症发生等重要生物学过程.近年来随着研究方法和技术的进步,全基因组DNA甲基化的研究广泛兴起,多个物种全基因组甲基化图谱被破译,全局水平对DNA甲基化的研究不仅利于在宏观层面上了解DNA甲基化的特性与规律,同时也为深入分析DNA甲基化的生物学功能与调控奠定了基础.结合最新研究进展综述DNA甲基化在基因组中的分布模式、规律以及和基因转录的关系等.