MER-ERK信号通路调控H3K27me3甲基化酶和去甲基化酶基因表达的研究

在人的某些癌症细胞中,组蛋白H3K27me3甲基化酶EZH2基因存在过表达的现象,很多研究已经证明,这可能是受MEK ERK信号通路调控的.为了确定这种调控模式在小鼠细胞系中是否同样存在,以及MEK ERK信号通路是否同时调控H3K27me3甲基化酶EZH1基因和去甲基化酶UTX、JMJD3基因的表达,用RT PCR和Western印迹方法检测不同浓度的MEK ERK抑制剂U0126（0、10、20、40 μmol/L）对C2C12、C127、NIH3T3三种小鼠细胞系处理后,EZH1、EZH2基因和UTX、JMJD3基因表达变化.结果显示：MEK-ERK抑制剂处理后,3种细胞中EZH1和EZH2基因的表达与对照相比都有不同程度的降低,其中EZH2基因表达变化在C2C12、NIH3T3两种细胞达到显著水平(P<0.05). H3K27me3去甲基化酶UTX、JMJD3基因在3种细胞中表达均有升高,JMJD3升高达到显著水平（P<0.05).因此,在小鼠细胞系MEK ERK信号通路可能参与调控EZH2、JMJD3基因的表达,但对EZH1、UTX基因的表达调控作用不明显.
关键词MEK ERK信号通路;     

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.     

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。     

组蛋白去甲基化酶KDM5A调控H3K4me3参与神经管畸形发生的分子机制

神经管畸形(NTDs)的病因与防治是出生缺陷领域研究的重点,叶酸可以预防神经管畸形但其机制不明。本文借助低叶酸细胞模型和低叶酸NTDs小鼠模型通过染色质免疫共沉淀、Cut&Tag等技术,探讨了组蛋白去甲基化酶lysine demethylase 5A(KDM5A)及其调控的下游组蛋白H3K4me3修饰在叶酸缺乏导致的NTDs发生中的潜在分子机制。结果显示,低叶酸的细胞模型中,qRT-PCR、Western印迹结果显示,KDM5A分子表达明显下降(P<0.05)。作为组蛋白H3K4me3调控的上游关键酶,进一步通过染色质免疫共沉淀ChIP、ChIP-qPCR实验证实,叶酸缺乏下组蛋白H3K4me3在神经发育基因Axin2和Atoh1基因启动子区富集增加(P<0.05)。通过构建KDM5A基因敲除细胞模型,借助Cut&Tag试验证实,KDM5A基因敲除后H3K4me3主要富集在神经发育基因上。最后在低叶酸导致的NTDs小鼠模型的脑组织中,RT-qPCR、Western印迹以及ChIP-qPCR实验显示,E9.5 d的NTDs胎鼠脑组织中KDM5A表达下降(P&l...     

组蛋白去甲基化酶UTX与胚胎发育及疾病关系

组蛋白3赖氨酸27(histone 3 lysine 27, H3K27)去甲基化酶UTX(ubiquitously transcribed tetratricopeptide repeat on chromosome X, UTX)为X染色体上重复的转录三十四肽,是组蛋白3赖氨酸4(histone 3 lysine 4, H3K4)甲基转移酶复合物MLL2(mixed-lineage leukemia 2, MLL2)中的一员,可调节同源基因HOX(homeobox, HOX)和视网膜母细胞瘤基因RB(retinoblastoma, RB)转录谱系. UTX与BRG1-SWI/SNF重塑复合物(Brg1-containing ATPase-dependent Swi/Snf chromatin-remodeling complex, BRG1-SWI/SNF)相互作用促进染色质重塑. 因其在细胞的正确再编程、胚胎发育和组织特异性分化中扮演重要角色,UTX失活或缺失会导致癌症、胚胎发育缺陷等疾病的发生. 本文将对近年来UTX在胚胎发育及与疾病关系方面的研究进展做一综述.     

组蛋白去甲基化酶UTX的研究进展

UTX是一种含有多个TPR结构域和一个JmjC催化结构域的组蛋白修饰酶,主要负责去除H3K27位点的二/三甲基化。在分子机制上,UTX一方面可通过其去甲基化酶活性降低靶基因启动子或增强子上的H3K27me2/3水平,另一方面可与MLL3/4形成复合物调控增强子的H3K4甲基化水平,从而促进基因转录。此外,UTX还可以通过与组蛋白乙酰转移酶p300或去乙酰化酶HDAC1相互作用从而调控组蛋白乙酰化水平,进而影响基因转录。在生理病理方面,UTX主要参与生长发育、组织分化、免疫以及代谢等生理过程,并调控多种疾病如歌舞伎综合征、癌症等疾病的发生发展。该文对UTX的最新研究成果进行总结,并就其在疾病治疗中的可能作用展开讨论。     

胃癌病灶内幽门螺杆菌感染与 病理特征、凋亡侵袭基因和PI3K/AKT信号通路的关系

目的 探讨胃癌病灶内幽门螺杆菌(H.pylori)感染与病理特征、凋亡侵袭基因、PI3K/AKT信号通路的相关性。方法 选择我院2016年9月至2019年1月间经胃镜检查、病灶组织病理学证实为原发性胃癌的患者117例作为胃癌组,选择同期在我院进行胃镜检查并明确无恶性病变的志愿者100例为非胃癌组。检测两组对象H.pylori阳性情况并进一步分为Hp阳性组(n=59)和Hp阴性组(n=58)。对比不同H.pylori感染情况胃癌患者的病理特征及病灶组织中凋亡侵袭基因、PI3K/AKT信号通路相关分子的表达差异。结果 胃癌组患者H.pylori感染率显著高于非胃癌组(P0.05)。H.pylori阳性组中肿瘤直径≥5 cm、TNM分期为Ⅲ～Ⅳ期、组织分化程度为低—中分化和淋巴结转移的比例均显著高于Hp阴性组患者,差异均有统计学意义(P0.05)。Hp阳性组患者胃癌病灶中凋亡相关基因p53、Bax的表达量低于Hp阴性组,Survivin、Bcl-2的表达量高于Hp阴性组;侵袭相关基因BOP1、MUC17、SIRT2 mRNA的表达量高于Hp阴性组(P0.05)。Hp阳性组患者胃癌病灶中PI3K/AKT信号通路相关分子PI3K和AKT的表达量高于Hp阴性组(P0.05)。结论 胃癌合并H.pylori感染者的病情相对较重,可能与H.pylori能上调PI3K/AKT信号通路活性、影响癌细胞相关凋亡及侵袭基因的表达有关。     

组蛋白甲基化修饰与早期胚胎发育及相关疾病的研究进展

早期胚胎发育受到表观遗传的多重级联调控.组蛋白修饰是表观遗传调控的重要组成部分,组蛋白翻译后修饰通过影响组蛋白与DNA结合的紧密程度,调控染色质状态与基因表达,参与了胚胎发育及相关疾病发生的过程.在早期胚胎发育过程中,组蛋白甲基化修饰H3K4me3, H3K27me3与H3K9me3通过协调染色质的开放与关闭参与调控发育相关基因的表达,沉默逆转录转座子以及参与经典与非经典的印记调控.早期胚胎阶段作为表观遗传重编程的关键时间窗口,在此阶段组蛋白修饰酶的表达与组蛋白修饰容易受到不良环境的影响,导致胚胎期及子代多种疾病的发生.本文详细地对组蛋白H3K4me3, H3K27me3, H3K9me3修饰在早期胚胎发育与疾病发生中的作用与功能进行了综述,为今后表观遗传学在早期胚胎发育相关疾病的干预治疗提供理论基础.     

Hi-C的干细胞染色质多重相互作用特征分析

染色质高级结构是基因转录调节的重要因素,染色质多重相互作用是高级结构中的一种,是多个(≥3)染色质片段在空间上相互接触而形成的紧凑结构。为了解染色质多重相互作用这类高级结构的特征及其在干细胞中分化中起到的作用,通过对Hi-C数据进行相关分析并计算基因的FPKM表达量,研究了染色质多重相互作用。分析发现:多重相互作用约占所有作用的30%,包含近70%的基因;此类作用区域的高表达基因多于低表达基因;且与组蛋白乙酰化相关性高。在分化过程中,多重作用位点数目和比例减少;位于多重作用区域的基因的表达略有降低;组蛋白乙酰化(H3K27ac和H3K23ac)在多重作用区域的减弱,而组蛋白甲基化(H3K4me3和H3K27me3)倾向于增强。结果表明,染色质多重相互作用是一种广泛存在的染色质高级结构,在干细胞分化中有重要作用,此类结构多具有H3K27ac修饰,调节基因的表达。总之,染色质多重相互作用是一种重要的基因转录调节因素,在细胞分化中具有调控作用。     

PI3K抑制剂LY294002在HPV感染宫颈癌细胞的调节作用

高危型人乳头瘤病毒(Human papiloma virus,HPV)感染是宫颈癌的危险因素,HPV16是常见的高危型HPV,与宫颈癌的发病有关,但具体机制未明确.有临床研究报道,宫颈癌组织中HPV16感染与磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)、蛋白激酶B(AKT)表达增加有关,为了阐明PI3K/AKT信号通路及其抑制剂LY294002在HPV感染宫颈癌细胞增殖中的调控作用,本实验培养了 HPV16感染的宫颈癌细胞株SiHa、HPV阴性的宫颈癌细胞株C33A、正常宫颈上皮细胞株H8,检测了 p-PI3K、p-AKT的表达水平;SiHa细胞分为对照组、50 μmol/L及100 μmol/L LY294002组,药物干预后检测细胞增殖活力A490值及p-PI3K、p-AKT、c-myc、B淋巴细胞瘤-2基因(Bcl-2)的表达水平;皮下注射SiHa细胞建立移植瘤小鼠模型,分为对照组、25mg/kg、50mg/kg LY294002组,药物干预后取移植瘤称重.结果显示,SiHa细胞中p-PI3K、p-AKT的表达水平均高于C33A、H8细胞;50 μmol/L及100 μmol/L LY294002组 SiHa 细胞的 A490值及 p-PI3K、p-AKT、c-myc、bcl-2的表达水平均低于对照组;25 mg/kg、50 mg/kg LY294002组移植瘤小鼠的移植瘤质量均低于对照组(P＜0.05).以上结果表明HPV16感染的宫颈癌细胞中PI3K/AKT信号通路过度激活具有促增殖作用.本实验阐明了 PI3K/AKT通路及其抑制剂LY294002在HPV16感染的宫颈癌细胞增殖中的调控作用,PI3K/AKT通路的激活能够促进HPV16感染的宫颈癌细胞增殖及移植瘤的生长,使用信号通路抑制剂能够抑制细胞增殖及移植瘤生长,未来PI3K/AKT通路可能成为HPV16感染引起宫颈癌的防治靶点.     

GRP94 promotes muscle differentiation by inhibiting the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway

The glucose-regulated endoplasmic reticulum chaperone protein 94 (GRP94) is required for many biological processes, such as secretion of immune factors and mesoderm induction. Here, we demonstrated that GRP94 promotes muscle differentiation in vitro and in vivo. Moreover, GRP94 inhibited the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway. Using both in vitro and in vivo approaches, in myoblasts, we found that this inhibition resulted in reduced proliferation and increased differentiation. To further investigate the mechanism of GRP94-induced muscle differentiation, we used co-immunoprecipitation and proximity ligation assays and found that GRP94 interacted with PI3K-interacting protein 1 (Pik3ip1). The latter protein promoted muscle differentiation by inhibiting the PI3K/AKT/mTOR pathway. Furthermore, GRP94 was found to regulate Pik3ip1 expression. Finally, when Pik3ip1 expression was inhibited, GRP94-induced promotion of muscle differentiation was diminished. Taken together, our data demonstrated that GRP94 promoted muscle differentiation, mediated by Pik3ip1-dependent inhibition of the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway.     

Detailed role of microRNA-mediated regulation of PI3K/AKT axis in human tumors

The regulation of signal transmission and biological processes, such as cell proliferation, apoptosis, metabolism, migration, and angiogenesis are greatly influenced by the PI3K/AKT signaling pathway. Highly conserved endogenous non-protein-coding RNAs known as microRNAs (miRNAs) have the ability to regulate gene expression by inhibiting mRNA translation or mRNA degradation. MiRNAs serve key role in PI3K/AKT pathway as upstream or downstream target, and aberrant activation of this pathway contributes to the development of cancers. A growing body of research shows that miRNAs can control the PI3K/AKT pathway to control the biological processes within cells. The expression of genes linked to cancers can be controlled by the miRNA/PI3K/AKT axis, which in turn controls the development of cancer. There is also a strong correlation between the expression of miRNAs linked to the PI3K/AKT pathway and numerous clinical traits. Moreover, PI3K/AKT pathway-associated miRNAs are potential biomarkers for cancer diagnosis, therapy, and prognostic evaluation. The role and clinical applications of the PI3K/AKT pathway and miRNA/PI3K/AKT axis in the emergence of cancers are reviewed in this article.     

The H3K27 demethylase UTX-1 regulates C. elegans lifespan in a germline-independent, insulin-dependent manner

Aging is accompanied by alterations in epigenetic marks that control chromatin states, including histone acetylation and methylation. Enzymes that reversibly affect histone marks associated with active chromatin have recently been found to regulate aging in Caenorhabditis elegans. However, relatively little is known about the importance for aging of histone marks associated with repressed chromatin. Here, we use a targeted RNAi screen in C. elegans to identify four histone demethylases that significantly regulate worm lifespan, UTX‐1, RBR‐2, LSD‐1, and T26A5.5. Interestingly, UTX‐1 belongs to a conserved family of histone demethylases specific for lysine 27 of histone H3 (H3K27me3), a mark associated with repressed chromatin. Both utx‐1 knockdown and heterozygous mutation of utx‐1 extend lifespan and increase the global levels of the H3K27me3 mark in worms. The H3K27me3 mark significantly drops in somatic cells during the normal aging process. UTX‐1 regulates lifespan independently of the presence of the germline, but in a manner that depends on the insulin‐FoxO signaling pathway. These findings identify the H3K27me3 histone demethylase UTX‐1 as a novel regulator of worm lifespan in somatic cells.