人Piwi基因突变致男性不育的机制研究

大量遗传学研究表明,Piwi蛋白对于动物生殖系细胞发育具有至关重要的作用,Piwi基因敲除致动物不育。人Piwi(Hiwi)基因特异性地在雄性生殖细胞表达,但目前对其在人精子发生中的作用及其与男性不育的联系还知之甚少。该研究通过筛查临床男性不育样本发现,少弱精症患者Hiwi基因中存在拮抗泛素化修饰的D-box元件突变;通过构建基因敲入小鼠模型证实,该突变导致雄性不育。机制研究表明,小鼠Piwi(Miwi)D-box突变致MIWI蛋白异常稳定存在于后期精子细胞中,导致与其相互作用的组蛋白泛素连接酶RNF8(ring finger protein 8)被扣留于细胞质、不能入核催化组蛋白泛素化修饰,进而抑制组蛋白被鱼精蛋白替换,引发精子形成异常、雄性不育。该研究发现了男性不育的一类新型致病基因突变,并发现了Piwi蛋白具有调控组蛋白泛素化修饰的新功能,揭示了精子形成中调控组蛋白–鱼精蛋白转换的重要机制。     

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.     

组蛋白SUMO化与肿瘤

随着对肿瘤研究的不断深入,人们逐渐认识到几乎所有人类肿瘤都是由表观遗传学异常与基因突变共同引起并促进其演变的。表观遗传学改变主要包括DNA甲基化程度的改变和组蛋白修饰两种类型。其中组蛋白修饰的改变与许多基因表达失调有密切的关系,因此在肿瘤的发生发展中起着重要的作用。在组蛋白各种修饰类型中,组蛋白甲基化和乙酰化修饰在基因转录调控过程中的作用及其与肿瘤发生、发展之间的关系已经较为清楚。然而,人们对于组蛋白SUMO化修饰在基因表达调控和肿瘤形成过程中所发挥的具体作用尚无深入的了解。本文根据最新的相关文献对该问题作一综述。     

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。     

p16抑癌基因和肿瘤

ｐ１６基因（又名ＭＴＳ１,多肿瘤抑制基因）所编码的蛋白是细胞周期蛋白Ｄ／ＣＤＫ激酶的抑制蛋白,在细胞周期的调控中起着重要作用,能和ＣＤＫ４结合,抑制ＣＤＫ４／ｃｙｃｌｉｎＤ复合物的催化活性。当ｐ１６基因发生突变和缺失,就会丧失对细胞分裂的调控,导致细胞的异常增殖,最终形成肿瘤。研究表明：ｐ１６基因的突变和缺失,和许多肿瘤的发生有关。ｐ１６基因是一种新的肿瘤抑制基因。     

表观遗传药物在肿瘤治疗中的应用

表观遗传调控基因的突变在许多肿瘤中都被发现,所造成后果主要体现在DNA启动子高甲基化、DNA广泛低甲基化、组蛋白和其相关修饰改变和染色质结构异常四个方面。使用表观遗传药物,如DNA甲基化酶抑制剂、组蛋白修饰酶抑制剂和其他表观遗传相关蛋白特异性的抑制剂,已成为肿瘤治疗的一种新途径。目前,表观遗传药物治疗在多种肿瘤中已取得明显的效果,许多表观遗传药物处于临床试验,部分已投入临床使用。因此,该文对肿瘤中突变的表观遗传基因相关表观遗传药物治疗的研究进展以及目前存在的问题进行简要综述。     

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.     

磷酸酶PTEN 在中枢神经系统中的研究进展

第10号染色体缺失的磷酸酶和张力蛋白同源等位基因PTEN,是1997年发现的一种新的肿瘤抑制基因.在中枢神经系统中,由于PTEN基因发生突变或功能障碍是导致神经胶质细胞瘤形成的重要致瘤因素.新近研究表明,PTEN除了与肿瘤形成有关外,还与其它脑部病变具有一定的联系,并在中枢神经系统的病理生理变化过程中起一定的作用.本文就PTEN在神经损伤、神经发育和精神疾病中的作用进行综述,并揭示以PTEN为分子治疗的靶点,探索治疗中枢神经系统疾病的一种新的治疗策略.     

鉴定肿瘤驱动基因的实验模型

人体肿瘤的形成是一个复杂的过程.在这个过程中会发生许多基因突变,这些突变中只有较少一部分具有驱动肿瘤发生的作用,大部分突变作为伴随性变化对肿瘤的发生并无明确的贡献.要确定哪些变异具有驱动肿瘤发生的作用及其作用机制,需要通过实验验证.伴随着新的研究技术的出现,鉴定肿瘤驱动基因的手段也不断演变.从早期主要是从动物诱癌实验、...     

组蛋白去甲基酶UTX在发育和疾病中的作用

UTX(ubiquitously transcribed tetratricopeptide repeat,X chromosome)是抑制性组蛋白H3K27me3的特异性去甲基化酶,和甲基转移酶PRC2共同调控H3K27me3。此外,UTX也是组蛋白H3K4甲基转移酶MLL3/MLL4的组成部分。UTX参与胚胎发育、HOX基因的表达和重编程等生命过程。在歌舞伎综合征中,UTX突变是关键的致病因素。同时,UTX作为肿瘤抑制因子参与多种实体肿瘤和血液肿瘤的产生。该文总结了UTX在正常发育和疾病发生中的作用及近期研究的重大突破,并结合我们的研究探讨了UTX对体细胞重编程的影响。     

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。     

肝癌表观遗传学研究进展

肝细胞癌是原发性肝癌的主要类型,也是恶性程度最高的肿瘤之一．目前人们对肝癌的发病机制并不十分清楚．研究表明,由遗传学和表观遗传学改变弓『起的原癌基因的活化和抑癌基因的灭活而引起细胞恶性改变是肿瘤发生的核心生物学过程．过去人们普遍认为遗传学上的基因突变是肿瘤发病机制中的关键事件,尤其是抑癌基因的体细胞突变与肿瘤的发生有着密切的关系．但是,近年来随着对肿瘤认识的深入,人们发现DNA序列以外的调控机制（即表观遗传学）异常在肿瘤的发生、发展过程中也起到非常重要的作用．表观遗传学机制包括：DNA甲基化修饰,组蛋白修饰,非编码RNAs（包括microRNA）,染色质重塑等．其中,DNA甲基化和microRNA与肝癌发生的关系是得到最为深入研究的表观遗传学机制．本文将结合本课题组的研究重点,综述DNA甲基化和microRNA在肝癌研究中的进展．     

染色质修饰酶在记忆中的作用

学习记忆的形成依赖于转录机制.近年研究发现,染色质修饰在基因表达调节中起重要作用.组蛋白乙酰化和去乙酰化是染色质修饰中最为常见调节方式,参与基因的转录调控.乙酰化可以激活转录,促进记忆的形成.组蛋白去乙酰化酶抑制剂可以增强突触可塑性,改善记忆损伤.因此,对于染色质修饰的深入研究,不仅有助于阐明记忆形成的分子机制,而且对记忆相关疾病的治疗以及新药物研发也具有重要指导意义.本文主要就组蛋白乙酰转移酶调节基因转录以及组蛋白去乙酰化酶抑制剂促进记忆形成的作用机理进行综述.     

组蛋白去甲基化酶JMJD2C在肿瘤发展中的作用

肿瘤是目前致死率最高的疾病之一,同时,研究癌细胞形成与发展的具体机制仍是亟待解决的一大难题。该过程涉及到多种异常因子所介导的细胞功能紊乱。研究发现异常的组蛋白翻译后修饰,如乙酰化、甲基化与泛素化等可促进肿瘤发生。其中,去甲基化酶的编码基因JMJD2C已被视为新型的致癌基因。该基因表达产物能够靶向组蛋白赖氨酸残基上特异性位点而逆转甲基化效应,由此干扰下游基因转录,从而参与维持肿瘤细胞,甚至包括肿瘤干细胞生长过程,并促进侵袭与转移。本文就组蛋白去甲基化酶JMJD2C在食管癌、乳腺癌、结肠癌等多种肿瘤发展中的作用作一综述,旨在更深入了解其功能,并为肿瘤治疗提供新思路。     

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。     

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。     

组蛋白赖氨酸甲基转移酶与肿瘤

组蛋白甲基化是继乙酰化研究之后的又一热点。核小体组蛋白尾部赖氨酸残基的甲基化反应是由一类具有SET结构域的蛋白酶催化的,新近研究发现该结构域有一个新的蛋白质折叠和支架。与这类酶结合底物及其催化活性密切相关。这类酶与肿瘤的发生密切相关。深入研究其结构与功能的关系有助于最终解开基因精细调控的奥秘。     

参与X染色体连锁智力障碍的表观遗传因子——PHF8研究进展

PHF8作为JmjC家族中的成员,通过对组蛋白赖氨酸的去甲基化酶活性来调节靶基因的转录。PHF8基因的一系列突变在X染色体连锁智力障碍（XLMR）患者中被发现。主要针对PHF8与XLMR发生的相关性以及PHF8的生化、生理功能进行阐述。     

Hira基因与发育：从酵母到人类

Hir/Hira基因产物HIR/HIRA为组蛋白的伴侣蛋白,最先作为组蛋白基因表达的一种负调节因子从酵母中被鉴定出来。现已证实,HIRA包含一组保守的蛋白家族,广泛存在于低等真核生物、无脊椎动物和脊椎动物等多种生物体当中,为生命发育所必需。Hir/Hira基因功能突变对酵母以及高等真核生物的发育都有非常严重的影响。结合研究组的工作,综述了组蛋白调节基因Hir/Hira在不同生物体发育过程中的作用,以及该领域的研究方向之一 ¾ HIRA作用机理的最新进展。     

NSD家族组蛋白甲基化转移酶与肿瘤发生

组蛋白的修饰通过调节染色质结构的疏密程度从而影响基因转录等与DNA有关的生物学功能。NSD蛋白家族(nuclear receptor binding SET domain proteins)(包括NSD1-3)是一组与肿瘤发生相关的组蛋白甲基化转移酶,其中又以NSD2与肿瘤的关系最为密切。近年来的研究发现,NSD2在多发性骨髓瘤、神经母细胞瘤及肝癌等多种肿瘤中高表达,并且相关病人的预后较差。NSD2呈现多种原癌基因的特征:NSD2高表达促进细胞增殖、克隆形成、侵袭能力增强以及肿瘤移植物的生长等。然而,NSD1与NSD3虽然可以与核孔蛋白98 k Da(nucleoporin 98 k Da,NUP98)形成融合蛋白,在部分急性髓性白血病中有致瘤作用,但是它们本身却具有抑癌基因的特点。该文就NSD蛋白家族的最新研究进展作一综述,阐述了NSD蛋白家族在肿瘤发生发展中的作用及潜在的应用前景。