组蛋白去乙酰化酶SIR2与染色质沉默

DNA的大部分区域通过包装成特殊的染色质结构而失去活性称为染色质沉默。这些特殊的染色质结构在维持染色体结构稳定和基因调控中起重要作用。有实验表明,沉默染色质的组蛋白H3和H4的的氨基末端尾部相对于基因组的其他区域是低乙酰化的。组蛋白去乙酰化酶SIR2（silent information regulator2）是参与染色质沉默的一种重要的蛋白质。SIR2具有两种相关联的酶活性,组蛋白去乙酰化酶活性和NAD高能骨架的断裂活性,并在酶反应过程中产生一种新的产物氧代乙酰基ADP核糖基（O-acetyl-ADP-ribose）。SIR2的组蛋白去乙酰化酶活性为研究SIR2与沉默染色质的组蛋白低乙酰化状态的关系提供了直接证据。而SIR2的这两种酶活性的关系也表明,组蛋白去乙酰化酶活性不是SIR2惟一的功能。SIR2的NAD水解酶活性和O-acetyl-ADP-ribose的合成过程也可能是染色质沉默机制所必需的。 Abstract:Chromatin silencing is the inactivation of large domains of DNA by packaging them into a specialized inaccessible chromatin structure.This type of inactivation is involved in the regulation of gene expression and is also associated with the chromosome structures required for chromosome maintenance and inheritance.Silent information protein 2(SIR2) is one of the important proteins involved in chromatin silencing.It is clear that SIR2 has two coupled enzymatic activities,histone deacetylation and NAD breakdown activities,and produces a novel compound,O-acetyl-ADP-ribose in the enzymatic reactions.The histone deacetylation activity of SIR2 provides the direct link between SIR2 and the hypoacetylation of silent chromatin.Moreover,the relationship between the NAD cleavage and the deacetylase activity of SIR2 shows that the histone deacetylase activity is not its only crucial function.The breakdown of NAD C-N bond and the synthesis of O-acetyl-ADP-ribose may also be involved in chromatin silencing.     

组蛋白脱乙酰化酶及其与基因转录的关系

含有组蛋白脱乙酰化酶活性的分子有两类：一类是与酵母RPD3同源的分子,另一类是与RPD3不同源的分子.它们各有其不同的来源,存在于各自的复合物中,催化不完全相同的组蛋白或其他蛋白质脱乙酰化;这些脱乙酰化酶与基因转录的调控存在着密切的关系, 主要是介导基因转录的抑制.     

组蛋白乙酰化／脱乙酰化与DNA甲基化的关系

组蛋白乙酰化和脱乙酰化与DNA甲基化有密切的关系,本文介绍了DNA甲基化对组蛋白乙酰化／脱乙酰化影响,组蛋白乙酰化／脱乙酰化对DNA甲基化的影响,以及组蛋白乙酰化／脱乙酰化和DNA甲基化协同效应。     

组蛋白去乙酰化酶抑制剂的研究进展

核小体是真核生物染色质的基本单位,通过对组蛋白核心的N-端的乙酰化、甲基化、磷酸化、遍在蛋白化的修饰作用而影响细胞的功能。组蛋白乙酰化酶(histone acetylase HAT)及组蛋白去乙酰化酶(Histone Deacetylases HDAC)之间的动态平衡控制着染色质的结构和基因表达。当组蛋白去乙酰化水平增加,乙酰化水平相对降低,即会导致正常的细胞周期与代谢行为的改变而诱发肿瘤,及神经退行性变。组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Histone Deacetylases-inhibitor HDACi)目前是国内外研究的热点。其中,曲古霉素A(Trichostatin A TSA),是最早发现的天然组蛋白去乙酰化酶抑制剂;伏立诺他(Suberoylanilide Hydroxamic Acid SAHA)已经美国FDA批准用于治疗皮肤T细胞淋巴瘤。本文就HDACi分类及其功能出发综述HDACi的作用机制及研究进展。     

组蛋白脱乙酰化研究进展

组蛋白脱乙酰化研究进展陈坚傅继梁（第二军医大学医学分子遗传学开放实验室,上海２００４３３）关键词组蛋白脱乙酰化转录调控在真核细胞中,基因是与染色体蛋白,尤其是与组蛋白结合在一起的。因此,基因表达的中心问题之一是ＲＮＡ聚合酶和其他转录因子如何接近紧密包...     

组蛋白脱乙酰化酶—1保守氨基酸中组氨酸定点突变的建立

为了研究蛋白脱乙酰化酶－１（ＨＤＡＣ１）保守氨基酸中组氨酸的定点突变对其功能的影响,需要建立ＨＤＡＣ１保守组氨酸定点突变的突变子。在克隆野生型ＨＤＡＣ１ｃＤＮＡ的基础上,利用Ａｌ－ｔｅｒｅｄ ＳｉｔｅⅡ体外突变系统对ＨＤＡＣ１保守氨基酸中的３个组氨酸位点进行突变,并用全自动测序鉴定。结果分别获得了ＨＤＡＣ１的Ｈ１４０Ｆ、Ｈ１７８Ｆ、Ｈ１７９Ｆ的定点突变子,为进一步研究ＨＤＡＣ１保守氨基酸定点突变对     

Ⅱa类组蛋白去乙酰化酶HDACs与糖脂代谢

组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases,HDACs)可催化组蛋白赖氨酸残基去乙酰化,抑制基因转录,HDACs也可使许多转录因子去乙酰化而调控转录。Ⅱa类HDACs通过胞浆胞核穿梭调控糖脂代谢相关基因的表达,如糖异生相关葡萄糖6磷酸酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、甘油三酯脂肪酶、葡萄糖转运蛋白等。本文主要介绍Ⅱa类HDACs在肝、肌肉组织和脂肪组织糖脂代谢中的作用以及在糖脂代谢紊乱治疗中可能作用的研究进展。     

组蛋白去乙酰化酶1/2参与调控小鼠卵子发生的研究进展

卵子发生是雌性哺乳动物的基本生殖过程,是后续受精及胚胎发育的基础.近年来研究表明,表观修饰在调控哺乳动物生殖过程(如卵子发生、精子发生、植入前胚胎发育及性别分化等)中扮演着重要的角色.以组蛋白乙酰化为例,组蛋白乙酰转移酶(histone acetyltransferases,HATs)和去乙酰化酶(histone de...     

小鼠组蛋白去乙酰化酶2多肽抗血清的制备

目的利用人工合成小鼠组蛋白去乙酰化酶2（histone deacetylase 2,HDAC2）多肽制备特异性抗HDAC2抗血清,用于相关疾病的体内外诊断。方法根据HDAC2基因编码的氨基酸序列合成多肽,与载体偶联后免疫动物,所制备的抗血清用ELISA、Western blot及免疫组织化学方法鉴定。结果 ELISA检测表明所制备的抗血清可同多肽抗原发生阳性反应,效价1∶4 000;Western blot结果显示抗血清可与多肽抗原及APP/PS1转基因小鼠的脑组织发生反应;免疫血清1∶100,1∶200,1∶400,1∶800四个稀释度均能与小鼠脑组织中的HDAC2反应。结论所制备的多肽抗血清可识别组织及血清中的HDAC2,可应用于相关领域的体内外研究。     

病原菌诱导转录的水稻Rim2家族转座酶编码亚组的结构与分布

以基因组克隆Rim2-569为代表,分析了该家族中转座酶编码亚组的分子结构,同时对Rim2因子在染色体和不同水稻品种之间的差别分布情况进行了研究。序列分析表明,Rim2-569具有完整的16-bp的末端颠倒重复序列(TIRs)、若干正向和反向的16-bp的亚末端重复(STRs)以及插入位点3-bP的同向重复。它的TIRs上具有保守序列CACTG,有别于以往报告的CACTA转座子。该因子含有一个编码区,与已报告的Rim2 cDNA的ORF基本一致,其预测编码蛋白与CACTA转座子编码的转座酶TNP2和TNPD有低度的同源性。该亚组的其它因子的分子结构均与Rim2-569的相似,但这些因子预测0RF长度上存在着差异,反映了结构上的多样性。对检索到的Rim2因子的定位作图表明,它们在已测序拼接完成的第1、4和10号染色体上呈不均匀分布,以着丝点附近的分布频率为最高。PCR反应显示,Rim2编码因子在品种之间存在着编码序列多态性。     

小鼠组蛋白去乙酰化酶基因序列分析

利用生物信息学方法,通过NCBI和其他生物学数据库及DNAstar、Clustal X等生物信息学软件对小鼠11种去乙酰化酶(histone deacetylase,HDAC)的基因结构、开放阅读框、GC含量、氨基酸序列、同源性及染色体定位等问题进行了分析。结果发现小鼠HDACs外显子从10～29个不等,开放阅读框长度从1044～3450bp不等,GC含量约为50%。序列比对分析后发现HDAC1和HDAC2蛋白质序列之间相似性达89.8%,其余HDACs蛋白质序列之间相似性相对较低,HDAC7和HDAC8之间仅为8.8%。系统发生分析表明小鼠11种HDACs也按照酵母种系发育中不同HDACs的结构聚类为Ⅰ、Ⅱa、Ⅱb和Ⅳ等4个类群,来源于基因复制。染色体定位分析发现除HDAC6和HDAC8位于X染色体外,其余均位于常染色体。研究结果为进一步研究小鼠HDACs转录调控的分子机制和蛋白质功能奠定基础。     

Cross-Species Functional Genomic Analysis Identifies Resistance Genes of the Histone Deacetylase Inhibitor Valproic Acid

The mechanisms of successful epigenetic reprogramming in cancer are not well characterized as they involve coordinated removal of repressive marks and deposition of activating marks by a large number of histone and DNA modification enzymes. Here, we have used a cross-species functional genomic approach to identify conserved genetic interactions to improve therapeutic effect of the histone deacetylase inhibitor (HDACi) valproic acid, which increases survival in more than 20% of patients with advanced acute myeloid leukemia (AML). Using a bidirectional synthetic lethality screen revealing genes that increased or decreased VPA sensitivity in C. elegans, we identified novel conserved sensitizers and synthetic lethal interactors of VPA. One sensitizer identified as a conserved determinant of therapeutic success of HDACi was UTX (KDM6A), which demonstrates a functional relationship between protein acetylation and lysine-specific methylation. The synthetic lethal screen identified resistance programs that compensated for the HDACi-induced global hyper-acetylation, and confirmed MAPKAPK2, HSP90AA1, HSP90AB1 and ACTB as conserved hubs in a resistance program for HDACi that are drugable in human AML cell lines. Hence, these resistance hubs represent promising novel targets for refinement of combinatorial epigenetic anti-cancer therapy.     

Structural and Functional Studies of the Yeast Class II Hda1 Histone Deacetylase Complex

Yeast class II Hda1 histone deacetylase (HDAC) complex is an H2B- and H3-specific HDAC in Saccharomyces cerevisiae consisting of three previously identified subunits, the catalytic subunit scHda1p and two non-catalytic structural subunits scHda2p and scHda3p. We co-expressed and co-purified recombinant yeast class II HDAC complex from bacteria as a functionally active and trichostatin-A-sensitive hetero-tetrameric complex. According to an extensive analysis of domain organization and interaction of all subunits (or domains), the N-terminal domain of scHda1p associates through the C-terminal coiled-coil domains (CCDs) of the scHda2p-scHda3p sub-complex, yielding a truncated scHda1pHDAC-scHda2pCCD2-scHda3pCCD3 complex with indistinguishable deacetylase activity compared to the full-length complex in vitro. We characterized the interaction of the HDAC complex with either single-stranded or double-stranded DNA and identified the N-terminal halves of scHda2p and scHda3p as binding modules. A high-resolution structure of the scHda3p DNA-binding domain by X-ray crystallography is presented. The crystal structure shows an unanticipated structural homology with the C-terminal helicase lobes of SWI2/SNF2 chromatin-remodeling domains of the Rad54 family enzymes. DNA binding is unspecific for nucleotide sequence and structure, similar to the Rad54 enzymes in vitro. Our structural and functional analyses of the budding yeast class II Hda1 HDAC complex provide insight into DNA recognition and deacetylation of histones in nucleosomes.     

稻瘟病菌分泌蛋白MoCDIE2诱导植物细胞死亡的功能分析

由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病是全球最严重的植物真菌病害之一。稻瘟病菌通过分泌效应蛋白进入与植物相互作用界面或转运到植物细胞内,抑制寄主植物的免疫防卫反应,使病原菌成功侵染。通过农杆菌介导的异源表达策略,筛选到能引起非寄主植物烟草细胞死亡的候选效应蛋白MoCDIE2(Cell Death-Inducing Effector)。序列分析表明:MoCDIE2基因编码一个蓖麻毒素B凝集素蛋白;系统发育树构建结果表明MoCDIE2同源蛋白保守存在于丝状真菌中;利用基因敲除的方法获得MoCDIE2的敲除突变体,结果表明MoCDIE2的敲除突变体在菌丝生长和致病性方面与野生型菌株Guy11没有明显差异。     

稻曲病菌PMK1类同源基因克隆及在稻瘟病菌遗传互补中的功能验证

[目的]克隆稻曲病菌PMK1类MAPK(Mitogen-activated protein kinase)同源基因.[方法]根据丝状真菌MAPK蛋白保守性设计简并引物扩增稻曲病菌MAPK基因部分片段,进而利用TAIL-PCR进行染色体步移和RT-PCR获得UVMK1基因全长和cDNA全长.构建互补载体,交叉互补稻瘟病菌APMK1突变体菌株nn78进行功能验证,包括附着胞分化和致病性测定.[结果]UVMK1基因全长1435 bp,包含3个内含子,编码355氨基酸的蛋白.UVMK1推导蛋白与丝状真菌Magnaporthe grisea PMK1,Fusarium oxysporum FMK1,Fusarium solani FSMAPK,Colletotrichumlagenarium CMK1,Botrytis cinerea BMK1,Claviceps purpurea CMPK1等编码蛋白高度同源.转化稻瘟病菌菌株nn78,获得5个转化子.其中选取的转化子恢复了稻瘟病菌正常的附着胞分化和对大麦叶片的致病能力.[结论]本研究成功分离了首个稻曲病菌MAPK基因,而且UVMK1基因是稻瘟病菌PMK1的同源基因.