印记基因与肿瘤的发生

印记基因是仅表达等位基因中的亲本一方,而亲本另一方基因沉默的表观遗传学现象.印记基因中双亲等位基因携带特异性表观遗传标记,通过不同的机制(例如,lncRNA模型、绝缘子模型)使相应的等位基因沉默或表达.印记基因的正常表达使得个体正常发育,而印记基因的异常表达则与肿瘤发生有关.主要概述印记基因的结构、表达机制及IGF2/...     

多功能转录因子CTCF研究进展

CTCF是一种多功能的真核转录因子,它可以抑制c—myc基因的表达,增强app基因的启动子活性,调控H19／Igf2的印记,作为鸡β-球蛋白等多个基因结构域的绝缘子成分,以及作为X染色体失活的候选蛋白等。CTCF与BORIS的交互表达和雄性生殖细胞的系统发生有关。CTCF的缺失和突变可能导致肿瘤的发生。     

基因组印记中的长非编码RNA

长非编码RNA(lnc RNA)是长度大于200 bp的一类非编码蛋白的RNA,因其在基因组中含量巨大以及重要的生物学功能引起了学术界的广泛关注.基因组印记是一种表观遗传现象,lnc RNAs通过建立靶基因的印记而发挥重要的生物功能.基因组印记可以用来研究lnc RNAs在转录和转录后水平调控基因表达的分子机制.本文选取6个印记机制研究比较透彻的印记区域,包括Kcnq1/Cdkn1c、Igf2r/Airn、Prader-Willi(PWS)/Angelman(AS)、Snurf/Snrpn、Dlk1-Dio3和H19/Igf2.通过介绍包括基因间lnc RNAs(H19、Ipw和Meg3)、反义lnc RNAs(Kcnq1ot1、Airn、Ube3a-ATS)和增强子lnc RNAs(IG-DMR e RNAs)在内的3种类型lnc RNAs在印记调控中的作用,从而了解lnc RNAs通过顺式或(/和)反式作用多种机制调控亲本特异性靶基因的表达.了解印记基因簇中lnc RNAs的作用方式将有助于我们揭示lnc RNAs在整个基因组中的作用机制.     

哺乳动物基因组印记的擦除、建立和维持机理

基因组印记主要依靠印记基因DNA甲基化方式调控,这种表观遗传修饰让多种哺乳动物出现基因单等位表达现象。印记的擦除发生在原始生殖细胞(primordial germ cells,PGCs)时期,其主要途径为活化诱导的胞苷脱氨酶(activation-induced cytidine deaminase,AID)、TET(ten-eleven translocation)蛋白介导的去甲基化。印记的建立发生在配子发生期,雌雄有明显的不同。印记的维持在多种因子的共同作用下完成,主要参与的蛋白有Dnmt1、Dppa3、KAP1和ZFP57等。印记的维持贯穿整个发育阶段,并通过细胞分裂遗传给子代。机体正常生长发育有赖于印记基因的正常表达。随着第一个印记基因IGF2R的发现,对于印记机制的研究不断推进。该文将概述基因组印记的建立、维持、擦除机理以及克隆动物中存在的印记基因异常重编程。     

基因印记与lncRNA

基因印记是一种表观遗传调控机制,在二倍体哺乳动物的发育过程中,基因印记可以调控来自亲代的等位基因差异表达。非编码RNA是不编码蛋白质的RNA,它在RNA水平调控基因表达。研究表明大多数印记基因中存在长非编码RNA（长度>200nt的非编码RNA）的转录,长非编码RNA主要通过顺式的转录干扰作用来实现基因印记。同时基因印记及其相关的长非编码RNA异常表达与许多先天疾病相关,迄今已发现数十种人类遗传疾病与基因印记有关,而lncRNA引起的基因印记在疾病的发生和治疗中起着重要作用。     

IGF2基因组印迹系统人重组腺病毒载体的构建与鉴定

目的:构建携带IGF2印迹系统的腺病毒载体,并验证其在肿瘤细胞及正常细胞中的功效,为IGF2印迹在肿瘤靶向治疗中的应用提供理论基础.方法:将人源的IGF2印迹系统启动子H19、增强子enhancer及甲基化区域CTCF克隆至穿梭质粒pDC-312中构建IGF2基因印迹系统,从pDC-315-EGFP质粒中扩增出EGFP片段插入到构建好的IGF2印迹系统中,然后与腺病毒骨架Ad5通过脂质体Lipofectamine2000介导共转染HEK293细胞,包装成有感染能力的腺病毒Ad-H19-CTCF-enlmncer-EGFP,命名为Ad-EGFP;构建好的腺病毒分别感染IGF2基因印记保持的细胞MCF-7和GES-1及IGF2基因印迹丢失的细胞HRT-18,荧光显微镜下观察EGFP在三种细胞中表达的差异.结果:转染腺病毒载体的HEK293细胞表达EGFP随着时间逐渐增强,并且出现明显的细胞病变效应,EGFP在HRT-18细胞中有大量表达,在MCF-7和GES-1细胞中不表达或仅有少量表达.结论:成功构建了携带IGF2基因印迹系统的腺病毒载体,证明其在IGF2基因印迹丢失的肿瘤细胞中特异性的表达,在正常细胞及IGF2基因印迹保持细胞中不表达,为IGF2基因印迹系统应用于肿瘤细胞的靶向治疗提供了理论基础.     

结直肠癌患者中IGF2 LOI以及表达的研究

目的:结直肠癌(CRC)在全球范围内位居恶性肿瘤的第3位,是我国最为高发的恶性肿瘤之一.作为表观调控的一种,基因组印记丢失(LOI)被证明在结直肠癌的发生发展中具有重要的作用.本次研究通过检测结直肠癌患者中胰岛样生长因子2(IGF2)基因组印迹丢失,探讨其在结直肠癌发生及其发展的病理过程中的作用.方法:采用聚合酶链式反应—限制性酶切片段多态性(PCR-RFLP)法筛选出47名结直肠癌患者的杂合子携带者,采用RT-PCR及PCR-RFLP法检测杂合子患者中IGF2 LOI.采用荧光定量PCR检测肿瘤患者体内肿瘤组织中IGF2的表达情况.结果:在31例的杂合子中,发现有11例肿瘤组织发生LOI.对患者的年龄、性别、吸烟史、肿瘤等级以及病理分期的比较结果显示,IGF2 LOI的患者与IGF2基因印记正常的患者中未发现存在显著差异无统计学意义(P＞0.05).IGF2 LOI的患者相比较,IGF2印记正常的患者更易出现肿瘤的转移(P＜0.05).IGF2 LOI患者的IGF2表达量明显高于IGF2印记正常的患者(P＜0.05).结论:本次实验表明IGF2 LOI在结直肠癌发生发展中具有重要作用,特别是结直肠癌伴转移的患者常常表现出IGF2 LOI这一现象.IGF2 LOI可以作为一个新的表现遗传学标志,用于临床结直肠癌的早期诊断,以及肿瘤转移的评估和预防.     

成年核移植山羊生长相关基因的表达分析

体细胞核移植过程有可能影响克隆动物生长相关基因尤其是印迹基因的表达水平。本研究运用同源引物 PCR 扩增、RACE 技术并结合同源克隆策略, 克隆了 7 个山羊生长相关基因包括 3 个印迹基因(H19、IGF2 和 IGF2R)和 4 个非印迹基因(IGF1、IGF1R、GHR 和 GHSR)的完全 CDS 或者部分 cDNA 序列, 经生物信息学技术确认后, 用荧光实时定量 PCR 对 8只成年克隆山羊中这些基因的表达水平进行分析, 结果表明 3 个印迹基因中 IGF2R 基因表达水平极显著高于对照组的自然繁殖山羊(P<0.01), 而 H19 和 IGF2 的表达则没有很大区别; 4 个非印迹基因中只有 IGF1R 的表达水平极显著高于对照组(P<0.01), IGF1、GHR 和 GHSR 的表达与对照组相似。表明即使在表型正常的成年克隆动物也存在一定的表观遗传异常。通过对获得完全 CDS 和 3′UTR 的 IGF2 基因经过生物信息学分析表明, 山羊 IGF2 基因包含一个 540 bp 的开放阅读框 (ORF)编码 179 个氨基酸。IGF2 基因 cDNA 序列和氨基酸序列以及其它基因部分序列比较分析表明, 山羊所有这些基因与绵羊的同源性要高于同牛的同源性。     

遗传印记--一种对孟德尔定律的发展与扩充的新现象

遗传印记作为一种对孟德尔定律的发展与扩充的新的遗传现象,正受到越来越多的关注。主要从遗传印记的发现、印记基因的特点、印记的分子机制、表达调控及其与疾病的关系做了综述。     

IGF2基因对鸡生长及屠体性状的影响及印记状况的研究

以明星肉鸡和丝毛乌骨鸡杂交产生的F₂代鸡群为实验材料, IGF2基因作为控制鸡生长、屠体性状主基因的候选基因, 通过PCR-SSCP方法对IGF2基因多态性进行检测. 该基因外显子2中有一个单核苷酸多态性位点, 即71位碱基由C突变为G. 对F₂鸡群个体进行了基因型鉴定, 经方差分析表明：该基因对部分生长、屠体性状有显著性影响(如胸角宽、腺胃重、半净膛重等). 研究表明该基因可能调控鸡生长、屠体性状的表达, 或与控制生长、屠体性状的主基因连锁. 进一步分析发现, 正反交结果不一致, 即杂合子AB(父本等位基因在前)出生重、胸肌重较杂合子BA高, 而腹脂重后者较前者高. 另选丝毛乌骨鸡家系做IGF2印记状况检测, 杂合子与纯合子进行正反交, 然后检测后代基因型并选取杂合子, 利用RT-PCR-SSCP检测表达情况, 结果表明, 鸡的IGF2基因不受印记控制. 交互效应可能是由于其他遗传因素作用的结果.     

拟南芥的印记基因和印记表达调控

基因组印记是指后代仅表达亲本之一基因拷贝的现象。印记基因的发生是防止孤雌生殖发生的有效手段之一。拟南芥FIS(Fertilisation-independent seed)印记基因mea、fis2和fie在中央细胞分裂抑制和早期胚乳发育调节中发挥重要作用。fis突变体具有两种表型:当受精缺失时二倍体胚乳自主发育,而当受精发生时形成非细胞化的胚乳。FIS多梳蛋白复合体(Polycomb protein complex)包括上述3种FIS蛋白,在目标位点催化组蛋白H3第27位赖氨酸的tri-甲基化(H3K27 tri-methylation)。DME(DEMETER)和AtMET1(Methyltransferase1)参与了mea和fis2的印记表达控制。最近研究结果表明,开花植物中转座子的插入影响邻近基因的表达,是基因组印记进化的主要驱动力量。本文综述了10年来拟南芥中FIS印记基因和相关基因的发现及其调控机理,期望能为水稻、玉米等重要作物中印记基因的研究提供借鉴和参考。     

基因组印记与疾病研究进展

基因组印记是一种特别的非孟德尔遗传现象,即来自双亲的等位基因在子代中的差异性表达,是遗传后的基因调控方式,主要与基因组甲基化模式有关,包括去甲基化、重新甲基化及甲基化维持三个过程。印记基因主要通过对启动子、边界元件及非编码RNA的作用来调控基因表达。基因组印记异常与一些先天性疾病相关,也与肿瘤发生和易感性有关,     

长链非编码RNA H19对哺乳动物肌肉生长发育的调控

作为最早被鉴定的长链非编码RNA(long non-coding RNA,lnc RNA)之一,H19在动物机体内发挥着广泛的作用,不仅可以作为肿瘤抑制因子和致癌基因参与疾病的发生过程,还参与对哺乳动物胚胎各组织生长发育的调控。其中,H19对哺乳动物肌肉组织(包括骨骼肌和心肌)发育的调控受到广泛关注。目前研究发现,H19可通过顺式调控Igf2促进骨骼肌卫星细胞(skeletal muscle satellite cells,SMSCs)的成肌分化和肌肉的生成;H19也可反式作用于靶标基因参与肌肉生长发育过程,如作为"分子海绵"结合let-7、mi R-106、mi R-29等,影响肌肉细胞中葡萄糖的摄取、心肌细胞增殖和肌腱修复等过程,或作为染色质修饰因子结合MBD1蛋白促进胚胎发育和肌肉再生。本文综述了H19对哺乳动物肌肉生长发育调控的研究进展,以期为进一步阐明肌肉生长发育的分子调控机制提供参考。     

全基因组甲基化差异分析发现OSBPL5甲基化异常可能在Silver-Russell综合征中有致病作用

Silver-Russell综合征(SRS)是一组临床和遗传异质性疾病.主要临床表现为低出生体重、严重矮小、极低BMI、三角脸、肢体不对称等. SRS是表观遗传疾病的典型代表. 38%~62%患者有染色体11p15 IGF2-H19基因簇印记控制区1 (ICR1)低甲基化, 7%~10%患者有第7号染色体母源单亲二倍体(UPD7(mat)).另有约40%病因不清.本研究通过Illumina Methylation 450K芯片检测全基因组甲基化差异分析,旨在了解是否存在与SRS致病性相关的未知基因或印记基因,以及能否通过全基因组甲基化检测精细定位SRS低甲基化位置.选取临床确诊的7例SRS患儿,其中MLPA方法发现甲基化异常2例、未发现异常5例.年龄匹配的正常儿童5例作对照,通过Illumina 450K Infinium Methylation BeadChip芯片检测全基因组甲基化位点,并用经典的焦磷酸盐测序及数字PCR定量2种方法进行验证.甲基化位点探针筛选差异位点的标准同时满足:Adjust Pval≤0.05,如果Adjust Pval≥0.05,则参考校正之前的Pval,该数值需要≤0.05; case vs. control Beta-Difference不小于0.2.即|Beta-Difference|≥0.2.在484821个探针位点中共筛选出116个差异性甲基化位点.通过GO Pathway功能分析,本芯片研究再次证实经典的H19/IGF2低甲基化特征是SRS主要的表观遗传改变.并且发现1个位于染色体11p14印记基因OSBPL5的cg25963939位点,在实验组与正常对照组有最显著的甲基化差异(P=0.023,β值-0.243).经用经典焦磷酸盐测序及数字PCR定量分析两种方法进行验证,证实实验组与对照组OSBPL5的cg25963939位点的甲基化存在差异,提示与SRS致病性相关.本研究还发现, TGFβ3, HSF1, GAP43, NOTCH4, MYH14上述5个基因在实验组与对照组存在明显的甲基化差异,通过GO pathway功能分析,有可能与SRS致病相关.本研究通过全基因组甲基化芯片检测,焦磷酸盐测序及数字PCR定量两种方法验证,发现11p14的印记基因OSBPL5 5′UTR区cg25963939位点,有可能为SRS发病机制之一.本研究通过Illumina 450K Infinium高密度微阵列甲基化水平检测,再次证实SRS最主要的表观遗传甲基化改变最主要定位于11p1区.     

组蛋白赖氨酸甲基化在表观遗传调控中的作用

组蛋白赖氨酸的甲基化在表观遗传调控中起着关键作用。组蛋白H3的K4、K9、K27、K36、K79和H4的K20均可被甲基化。组蛋白H3第9位赖氨酸的甲基化与基因的失活相关连; 组蛋白H3第4位赖氨酸和第36位赖氨酸的甲基化与基因的激活相关连; 组蛋白H3第27位赖氨酸的甲基化与同源盒基因沉默、X染色体失活、基因印记等基因沉默现象有关; 组蛋白H3第79位赖氨酸的甲基化与防止基因失活和DNA修复有关。与此同时, 组蛋白的去甲基化也受到更为广泛的关注。 关键词: 组蛋白赖氨酸甲基转移酶; 组蛋白赖氨酸甲基化; 组蛋白去甲基化     

正常与异常核型人类胚胎干细胞体外分化不同时期基因表达的异同

目的:研究正常核型和异常核型人胚胎干细胞(hESC)基因的表达异同.方法:实时荧光相对定量PCR检测两株正常核型(46,XX)及一株平衡易位13三体核型和一株三倍体核型hESC在体外自体分化不同时期X连锁基因PGK1、抑癌基因RBBP7及癌症基因GPC4的表达情况,并比较分化后不同时期、不同核型对父系印迹基因H19、IGF2R,母系印迹基因SNRPN及多能性调控基因OCT4、NANOG的影响.结果:随着分化时间的增加:①正常和异常核型hESC的PGK1均上调表达;②异常核型hESC抑癌基因RBBP7及癌症基因GPC4相对正常核型hESC呈现明显上调表达;③正常和异常核型hESC中印迹基因表达基本一致:H19、IGF2R上调而SNRPN表达变化不明显或下调;④多能性调控基因OCT4、NANOG在正常核型hESC中较在异常核型hESC中表达明显下降.结论:X连锁基因PGK1、印迹基因在hESC的发育过程中能维持正常调节而不受核型的影响.异常核型hESC抑癌基因、癌症基因在发育过程中的表达上调表明此种细胞具有更危险的发育前景,同时多能性基因在分化后仍能检出表明此种细胞分化能力较正常细胞弱.     

印记基因:发育中的重要调节因子

印记基因是一类单等位表达的基因,数量少但功能强大,构成了基因组印记这一表观遗传领域中的独特现象,来源于不同亲本的印记基因在个体发育过程中承担着不同的重要功能。除了印记基因状态的建立、保持,人们围绕印记基因在发育进程中的功能做了大量研究。印记基因最初在核移植研究中被发现,早期研究聚焦在个别基因簇上。随着组学技术的引入,更多的印记基因被筛选和鉴定出来,这也引起了该领域内的热烈讨论和关注。随着全基因组DNA甲基化及组蛋白修饰等研究方法的发展,人们对印记基因的两个经典调控模型又提出新的看法和思考,尤其是最近的一些研究成果对于解释印记基因在哺乳动物中的高度保守性及其存在的意义具有重要启示。本文立足于最新研究进展,从印记基因的特征和基本规律、发育中的调控作用、机制、研究方法、进化以及环境对其影响等几个方面进行了综述,旨在为人们全面了解印记基因概况及研究趋势提供参考和指导。     

胰岛素样生长因子2的遗传学特征与生物学作用

胰岛素样生长因子（insulin-like growth factor,IGF）是一类多功能细胞增殖调控因子,因其化学结构与胰岛素相似而得名,IGF2是一个由67个氨基酸组成的蛋白质,它在胎儿发育、肿瘤细胞增殖、肌肉生长等方面具有重要的调控作用。本文主要论述了IGF2的基因结构、遗传方式,以及与印迹表达、肿瘤发生、肌纤维增殖和生长发育有关的生物学作用。 Abstract:Insulin-like growth factor (IGF) is multiple proliferation controlling factor of cells,and it gets this name according to its similarity to insulin.IGF2 is a single chain protein of 67 amino acids,which is probably required for normal fetal growth and development.In this article,we discussed the gene structure ,ways of its heredity ,and biological effects concerning imprinting,tumor development,muscle forming and individual growing of IGF2.     

DNA甲基化——肿瘤产生的一种表观遗传学机制

在人类基因组中,DNA甲基化是一种表观遗传修饰,它与肿瘤的发生关系密切。抑癌基因和DNA修复基因的高甲基化、重复序列DNA的低甲基化、某些印记基因的印记丢失与多种肿瘤的发生有关。目前研究发现,基因组中甲基化的水平不仅受DNA 甲基化转移酶（DNMT）的影响,还与组蛋白甲基化、叶酸摄入、RNA干扰等多种因素有关。DNA甲基化在基因转录过程中扮有重要角色,并与组蛋白修饰、染色质构型重塑共同参与转录调控。