植物去甲基化酶ROS1的研究进展

DNA甲基化状态是由从头合成的甲基化、维持型甲基化和DNA主动去甲基化动态调控的结果,由不同调节途径靶向各种酶的催化。5-甲基胞嘧啶DNA糖基化酶/裂解酶ROS1(REPRESSOR OF SILENCING1)是一种DNA去甲基化酶,能够通过启动碱基切除修复途径完成DNA主动去甲基化。介绍了植物中DNA主动去甲基化途径中的去甲基化酶和调节因子;ROS1介导的DNA主动去甲基化的途径;DNA主动去甲基化酶ROS1在各种植物不同发育过程中的作用,包括负调控印记基因表达和种子休眠、调控水稻籽粒品质、影响植物气孔发育等。     

哺乳动物中的DNA主动去甲基化

DNA甲基化是一种相对稳定且可遗传的表观遗传标记,在植物和动物细胞中均发现有DNA主动去甲基化现象,其机制在植物中已基本得到阐释,但在哺乳动物中尚未鉴定出一种有效的DNA去甲基化酶,并且DNA主动去甲基化途径也存在争议。文章综合分析了近期的文献资料,阐述了哺乳动物中发生DNA主动去甲基化的时空特异性,并从细胞和组织特异性角度介绍DNA主动去甲基化的可能通路和机制,即5-甲基胞嘧啶的氧化作用、5-甲基胞嘧啶脱氨基以及DNA修复等,旨在为破译表观遗传重编程过程提供理论依据。     

DNA甲基化在植物与双生病毒互作中的作用

DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,在维持基因组稳定、调控基因表达、转座子沉默以及植物抗逆等过程中具有重要作用.基因组为单链环状DNA的双生病毒复制过程中形成的双链DNA与组蛋白结合形成微染色体,可诱导并成为DNA甲基化的靶标.而相应地,双生病毒在与植物长期斗争中,进化出多种不同类型的抑制子并且通过不同的策略来抑制DNA甲基化以逃脱植物的防御反应.本文将结合植物与病毒互作中的研究重点,简述DNA甲基化在植物抗双生病毒方面的研究进展,并围绕双生病毒编码的蛋白抑制DNA甲基化的机制进行综述,以更好地理解植物中DNA甲基化介导的表观遗传调控在植物与双生病毒互作中的作用.     

DNA甲基转移酶分类、功能及其研究进展

DNA甲基化是一种在原核和真核生物基因组中常见的复制后修饰,参与体内多种重要生理过程,主要包括:调节基因表达,基因印记,维持染色体完整性以及X-染色体灭活等.依据结构和功能的不同,哺乳动物中DNA甲基转移酶(Dnmts)主要分为两大类:DNA甲基化维持酶Dnmtl以及DNA从头甲基化酶Dnmt3a、,Dnmt3b和Dnmt3L等.此外,Dnmt2也具有弱的DNA甲基转移酶活性,近年来发现它可以甲基化tRNAAsp反密码子环处38C.这些Dnmts对于哺乳动物的生长发育是十分重要的,它们的功能异常将导致胚胎发育障碍,癌症等多种疾病.因此,Dnmts可能成为一个重要的分子靶标,在疾病的治疗和预防中发挥重要作用.文章就Dnmts的分类、功能以及研究进展进行综述.     

MSAP技术及其在植物遗传学研究中的应用

DNA甲基化是表观遗传学的重要组成部分,在调节植物基因表达、生长发育和抵御逆境等方面起着重要作用.随着对DNA甲基化研究的不断深入,基于PCR检测DNA甲基化状态的技术DNA甲基化敏感扩增多态性(MSAP)由于其检测多态性高,操作简单等优点被广泛应用于植物种质资源鉴定、植物改良、种群遗传结构分析及植物进化研究等遗传学各个领域.该文综述了MSAP技术的原理、实验方法以及其在植物遗传学研究中的应用,并对其今后应用前景进行了展望.     

5-甲基胞嘧啶在发育和分化中的作用

自从在小牛胸腺DNA中最早发现5-甲基胞嘧啶(~mC)以来,所有研究过的动物和植物DNA中都发现有这种稀有碱基。~mC并非随机地分布在DNA上,90％以上的~mC出现在CpG二核苷酸处。DNA的甲基化是在DNA复制以后由甲基化酶将S-腺苷甲硫氨酸的甲基转移到胞嘧啶的5位上去而形成。脊椎动物DNA的甲基化模式具有遗传连续性。细菌和噬菌体DNA中,甲基化通常发生在腺嘌呤处,即N~6-甲基腺嘌呤(~mA)。然而在双鞭藻     

TET酶的生物学功能及相关机制的研究进展

DNA甲基化（DNA methylation）及去甲基化属于常见的表观遗传修饰,可介导多种生理和病理过程。DNA甲基化及去甲基化修饰参与基因的表达调控,且二者的动态平衡可以维持遗传表达稳定性。DNA甲基转移酶（DNA methyltransferase,DNMT）主要包括DNMT1、DNMT3A、DNMT3B、DNMT3L,DNA去甲基化酶（DNA demethylase）主要指10-11易位蛋白（ten-eleven-translocation protein,TET）家族,包括TET1、TET2、TET3,是调节DNA甲基化和去甲基化的重要酶类。TET酶是目前发现的调节DNA去甲基化（DNA demethylation）过程中最重要的酶。综述了TET酶在DNA去甲基化修饰中的作用机制,探讨了DNA去甲基化酶在生长发育和疾病中的关键作用,以期为今后表观遗传学的相关研究提供新思路。     

组蛋白甲基化研究进展

组蛋白甲基化是表观遗传修饰方式中的一种,参与异染色质形成、基因印记、X染色体失活和基因转录调控.组蛋白甲基化过程的异常参与多种肿瘤的发生.既往认为组蛋白甲基化是稳定的表观遗传标记,而组蛋白去甲基化酶的发现对这一观点提出了挑战,也为进一步深入研究组蛋白修饰提供新的途径.     

EcoRⅡ甲基化酶基因在小鼠NIH3T3细胞中的表达

CG外甲基化在哺乳动物细胞中的生物学意义仍不清楚。建立了特定位点CCWGG（W＝A／T）甲基化的哺乳动物细胞株。来自大肠杆菌的EcoRⅡ甲基化酶（催化CCWGG→CmCWGG）基因经定点诱变后重组到真核表达载体pCI－neo上,采用脂质体介导的方法将其转染小鼠NIH3T3细胞,经G418筛选获得有效表达的细胞株,酶切证实该细胞株基因组DNA上的大部分EcoRⅡ识别位点已被甲基化,PCR鉴定EcoRⅡ甲基化酶基因已稳定整合到细胞染色体上。     

哈氏弧菌dam基因的克隆与分析

利用兼并PCR的方法克隆得到哈氏弧菌T4的DNA腺嘌呤甲基化酶(dam)基因,序列分析表明该基因编码279个氨基酸,与其它已知弧菌的Dam具有较高的同源性,其中与副溶血弧菌Dam的相同性达95%。功能检验表明所克隆的dam基因在大肠杆菌中具有DNA腺嘌呤甲基化酶活性,能够甲基化大肠杆菌染色体DNA GATC序列中的腺嘌呤。运用染色体步移法获得dam基因上游的3251 bp DNA,发现该区域含有3个基因,其与dam在染色体上的相对排列顺序为:莽草酸激酶-脱氢奎尼酸合成酶-damX-dam。对dam上游DNA序列研究发现位于翻译起点ATG上游的78bp、112bp和477bpDNA片段皆具有启动子活性,但前者的活性明显高于后二者。     

玉米与其他六种植物NBS类抗病基因的进化比较分析

具有核苷酸结合位点(nucleotide binding site,NBS)的抗病基因在植物抵抗各种病原菌侵染中起关键作用。对玉米全基因组中具有NBS结构的基因进行鉴定和分析,并结合水稻、高粱、拟南芥、百脉根、苜蓿和杨树的NBS类基因比较其在数量、复制、染色体定位和亲缘关系上的进化差异。发现玉米NBS类基因数量、复制数和成簇基因数均明显少于其他植物。低复制频率可能导致玉米NBS类基因较少,并推测可能导致其功能具有多样性。在基因染色体定位上,除高梁外,玉米与其他五种植物相似,呈不均衡分布。此外,进化树分析表明玉米NBS类基因与高粱的亲缘关系最近,与拟南芥的最远,在物种间表现出较高的保守性。结果对掲示玉米NBS基因的进化特点与发掘有益的NBS类抗病基因提供了重要的理论依据。     

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.     

植物SET蛋白

SET蛋白是一类包含保守的SET结构域、与组蛋白甲基化密切相关的蛋白质。组蛋白修饰作为调控基因表达的重要因素,在植物体基因转录调控中发挥关键的作用。有关SET蛋白的研究为深入了解组蛋白修饰的机制提供了重要信息。植物SET蛋白具有保守的结构特征及进化机制,参与众多细胞核内的反应过程,如染色体的浓缩和分离,基因的转录,以及DNA的复制和修复等,调控植物基因的表达,影响植物体的发育。     

葡萄胎中MBD2表达及其相关基因甲基化芯片研究

用Real-time RT-PCR、Western blot和免疫组织化学方法分别检测了去甲基化酶MBD2(methyl-CpG-binding domain 2,MBD2)在完全型葡萄胎(complete hydatidiform mole,CHM)和正常早期妊娠绒毛中的表达,用甲基化DNA免疫沉淀MeDIP(methylated DNA immunoprecipitation)-甲基化芯片分析完全型葡萄胎和正常早期妊娠绒毛中相关基因的甲基化情况,用生物信息学分析筛选了差异甲基化基因并进行功能分类。MBD2的mRNA在完全型葡萄胎中的表达明显高于正常早期妊娠绒毛(P=0.0083),Western blot(P=0.0005)和免疫组织化学(P=0.0091)检测到MBD2蛋白表达与Real-time RT-PCR结果一致。结果显示MBD2在完全型葡萄胎中的表达显著高于正常早期妊娠绒毛组织(P<0.01),与正常早期妊娠绒毛组织相比较,完全型葡萄胎组织中相对有89个基因发生了去甲基化,其中85个基因可被映射到基因组图谱中,MBD2在完全型葡萄胎中的高表达及部分基因的去甲基化可能在完全型葡萄胎的发生中扮演了重...     

蒺藜苜蓿全基因组中WRKY转录因子的鉴定与分析

WRKY基因家族是植物基因组内一类重要的转录因子, 参与植物许多生理生化过程, 如植物发育、代谢以及生物和非生物胁迫。目前, 已在多种植物中鉴定出WRKY基因家族, 但是关于蒺藜苜蓿(Medicago truncatula L.) WRKY基因家族的系统分析鲜有报道。文章利用生物信息学方法, 从蒺藜苜蓿全基因组中共鉴定出93个WRKY基因, 包括81个标准的WRKY基因(19个Ⅰ型基因, 49个Ⅱ型基因以及13个Ⅲ型基因)和12个非标准类型的WRKY基因。对这些WRKY基因进行了基因重复、染色体定位、基因结构、保守基序和系统进化等方面的分析。蒺藜苜蓿WRKY基因家族中最近共发生了11次基因重复事件, 共涉及24个基因, 占全部WRKY基因的26%。染色体物理定位分析表明, 蒺藜苜蓿WRKY基因在染色体上呈不均匀分布, 存在6个基因簇。对WRKY Ⅲ型基因的进化分析表明, 它们在长期的进化过程中受纯化选择压力。     

组蛋白去甲基化酶KDM3B结构、功能及其相关疾病研究进展

表观遗传学是研究在DNA序列不变的前提下,其他机制异常引起基因表达改变并可遗传的学科。组蛋白甲基化/去甲基化修饰是表观遗传学的重要调控机制之一,是甲基化酶和去甲基化酶动态相互作用的结果,其中H3K9的甲基化和去甲基化是近年来研究最深入的组蛋白修饰之一。组蛋白去甲基化酶KDM3B包含一个JmjC结构域,并具有固有的H3K9去甲基化活性,能够特异性去除H3K9me1/2甲基化修饰,调控基因转录、DNA损伤修复,参与细胞增殖、细胞凋亡、干细胞干性维持、肿瘤和遗传病发生发展等。该文就组蛋白去甲基化酶KDM3B的结构、作用机制、生物学功能及其成为一个临床研究和治疗的潜在药理学靶点的可能性作一综述。     

组蛋白去甲基化酶JMJD3研究进展

组蛋白甲基化状态是有不同类型的甲基转移酶和去甲基化酶来控制的。H3K27me2/3可以由多梳家族蛋白(如甲基转移酶EZH2)控制形成,其去甲基化后可以催化基因表达。目前共鉴定出JMJD3和UTX两种H3K27me3的去甲基化酶。大量研究发现,JMJD3可以促进细胞分化和衰老,参与调控肿瘤发生与发展。综述了JMJD3在胚胎发育及肿瘤发生、发展中的作用及其调节机制,并对其在肿瘤诊断和治疗方面的应用前景进行展望,旨为今后的研究工作奠定理论基础。     

水稻AT-hook基因家族生物信息学分析

AT-hook是一种小型的DNA结合蛋白基序, 在哺乳动物非组蛋白染色体的高移动组蛋白(HMG-I/Y)中首次发现。对其它生物的研究表明, AT-hook蛋白在染色质结构组装、靶细胞特异性结合、转录调控和生长发育的调控中发挥重要作用。利用生物信息学方法, 从水稻(Oryza sativa)基因组中鉴定出了45个编码AT-hook蛋白的基因, 并对这些基因的系统进化、染色体定位及其编码蛋白的结构和功能等进行了系统的生物信息学分析。结果表明, 水稻AT-hook蛋白的结构和特性分化不显著; 45个水稻AT-hook基因可划分成5个亚族; 染色体复制是基因家族成员扩增的进化途径之一。基因数字表达分析结果显示, AT-hook基因主要在水稻幼穗中表达, 并通过qRT-PCR验证了部分基因的数字表达结果。     

DNA甲基化和去甲基化的研究现状及思考

DNA甲基化通过调节基因转录、印记、X染色体灭活和防御外源性遗传物质入侵等, 在细胞分化、胚胎发育、环境适应和疾病发生发展上发挥重要作用, 是当前表观遗传学研究的热点领域之一。文章介绍了在过去几年中TET介导的DNA羟甲基化及其在早期胚胎发育中的作用, DNA主动去甲基化及其与被动去甲基化的关系, DNA甲基化建立及其与组蛋白修饰、染色质构象、多梳蛋白和非编码RNA结合等关系方面的重要研究进展和存在的问题以及DNA甲基化的转化应用前景。     

RNA介导的植物DNA甲基化研究进展

RNA介导的DNA甲基化作用(RNA-directed DNA Methylation,RdDM)是首次在植物中发现的基因组表观修饰现象,RdDM通过RNA-DNA序列相互作用直接导致DNA甲基化。植物中的RdDM和siRNA介导的mRNA降解现象,都是通过RNA使序列特异性基因发生沉默,它们对于植物的染色体重排、抵御病毒感染、基因表达调控和发育的许多过程起到了非常重要的作用。在植物中有很多的文献报道RdDM现象,但是对于其具体调控机理还不是很清楚。这里对RNA介导的植物DNA甲基化的基本特征进行了简要概述,主要对RdDM机理的研究进展进行了综述,其中包括RdDM过程中的DNA甲基转移酶的种类及其作用机理,DNA甲基化与染色质修饰之间的关系,以及与RdDM相关的重要蛋白质的研究等。在植物中,转录和转录后水平都可能发生RdDM,诱发基因沉默,前者常涉及靶基因启动子的甲基化,后者则牵涉到编码区的甲基化。RdDM的发生依赖于RNAi途径中相似的siRNA和酶,如DCL3、RdR2、SDE4和AGO4。植物中至少含有三类DNA甲基转移酶DRM1/2、MET1和CMT3,其作用部位是与RNA同源的DNA区域中的所有胞嘧啶,而组蛋白H3第九位赖氨酸的甲基化影响着胞嘧啶的甲基化。