植物组蛋白赖氨酸甲基化建立过程及其遗传性研究进展

表观遗传学主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA,组蛋白甲基化作为组蛋白修饰中的一种重要修饰,在植物体的发育和环境适应中发挥着重要作用。组蛋白甲基化主要发生在赖氨酸残基上,同时根据不同的赖氨酸位点和每个赖氨酸位点甲基化程度的不同,形成了不同的赖氨酸甲基化修饰。根据对基因的不同功能,通常将组蛋白赖氨酸甲基化修饰分为2大类:(1)能够促进基因表达的,如H3K4me3和H3K36me3;(2)能够抑制基因表达的,如H3K9me2和H3K27me3。不同的组蛋白赖氨酸甲基化去甲基化过程需要相应的阅读(reader)、书写(writer)和擦除(eraser)3种蛋白。同时,组蛋白赖氨酸甲基化的遗传性质目前还不是很清楚。综述了植物中组蛋白赖氨酸甲基化建立与去除过程,以及对组蛋白赖氨酸甲基化可遗传性的探讨。     

组蛋白甲基转移酶G9a在表观遗传调控中的作用

组蛋白赖氨酸甲基化在表观遗传调控中起着关键作用。组蛋白甲基转移酶G9a(又称作常染色质组蛋白赖氨酸N-甲基转移酶2(euchromatic histone-lysine N-methyltransferase 2,EHMT2))含经典的SET结构域,是常染色质主要的甲基转移酶之一,可以甲基化组蛋白H3K9、H3K27和H1bK26等。此外,G9a也可以直接甲基化一些非组蛋白,并与DNA甲基化密切相关。G9a功能紊乱可以导致胚胎发育异常、免疫系统及神经系统发育障碍、甚至癌症的发生发展。     

组蛋白共价修饰——组蛋白H3第4赖氨酸甲基化

染色体组蛋白的共价修饰在调节染色体结构,控制基因的转录等方面发挥重要的作用。组蛋白H3第4赖氨酸的甲基化作为共价修饰的方式之一,可以调控基因的转录激活。随着对组蛋白甲基化转移酶及相关作用蛋白研究的深入,人们对组蛋白H3第4赖氨酸的甲基化的功能也有了更深的了解。目前研究发现它与癌症也有很密切的关系。     

KDM4A的结构、功能及其在肿瘤中作用的研究进展

组蛋白甲基化是一种重要的表观遗传修饰,而赖氨酸特异性去甲基化酶4A(KDM4A,也称JMJD2A)能特异性催化组蛋白赖氨酸残基的去甲基化过程,从而调节染色质的结构和基因转录.近年来研究发现,KDM4A参与调控了细胞增殖、分化、发育、代谢等多种重要的生物学进程,其功能异常也和肿瘤等疾病的发生发展密切相关,成为未来肿瘤治疗...     

组蛋白去甲基化酶与肿瘤发生

组蛋白甲基化修饰是一个可逆的动态的调节过程。甲基化和/或去甲基化状态与表观遗传、转录调控和维持基因组完整性等密切相关。组蛋白甲基化状态异常会直接或间接影响各种生理和病理过程。已知组蛋白去甲基化酶包括赖氨酸特异性去甲基化酶（LSD）家族和含JmjC结构域的JMJD家族。研究发现,两者与肿瘤的发生均有着密切的关系。本文总结了组蛋白去甲基化酶在组蛋白甲基化修饰及肿瘤研究方面的最新进展,为组蛋白修饰的功能及肿瘤诊断、治疗、预后监测等研究提供新思路。在胃癌、乳腺癌、结肠癌等常见肿瘤中,组蛋白去甲基化酶可改变组蛋白的甲基化水平或者直接作用于癌基因,也可调节microRNA或转录因子等,促进或抑制肿瘤的发生发展与影响肿瘤的预后。     

哺乳动物卵泡发育过程中组蛋白甲基化修饰的研究进展

卵泡的正常发育涉及有序的基因转录激活和抑制等一系列复杂的生命过程,对雌性获得生殖能力至关重要.组蛋白甲基化修饰可以改变细胞内染色质的状态,影响基因的转录活性.现阶段的研究表明,组蛋白甲基化等表观遗传学修饰在雌性哺乳动物卵泡发育的过程中发挥了重要的调控作用.本文总结了组蛋白赖氨酸甲基化(H3K4及H3K9)等甲基化修饰与...     

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     

组蛋白甲基转移酶ASH2的研究进展

表观遗传修饰通过改变染色质空间构象和基因表达调控胚胎发育、细胞分化、器官发生和癌症形成,其调控形式包括组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化、DNA甲基化、基因印迹和X染色体失活等。缺失的、小的、同源异形2(absent, small,homologous 2,ASH2)是组蛋白赖氨酸甲基转移酶复合物的核心成分,其属于三胸腔结构蛋白家族;在哺乳动物中ASH2可特异性甲基化H3K4,激活基因转录。在介绍组蛋白甲基化和三胸腔结构蛋白的基础上,综述了ASH2甲基酶对基因转录、HOX基因表达、癌症发生发展和细胞分化的调控功能,以期为其在动物繁育和人类疾病治疗中的应用提供思路。     

赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶1与白血病的研究进展

表观遗传学是后基因组时代兴起的一门新学科,它使人们认识到包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑及非编码RNA调控在内的修饰也可以记载遗传信息;并且许多表观遗传改变是可逆的,对表观遗传修饰和调控的研究已成为生命科学的热点和发展前沿。2004年发现的赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶1(LSD1)是第一个真正意义上的组蛋白赖氨酸去甲基化酶,使人们认识到组蛋白甲基化是一个动态的过程,通过组蛋白甲基转移酶和去甲基化酶的相互作用,动态地调控基因转录的激活和抑制等生物学过程。这重新定义了组蛋白甲基化,同时也为进一步深入研究组蛋白修饰提供了新的途径。我们在此简要介绍LSD1的结构与功能、LSD1与白血病的关系,LSD1在白血病的发生和发展中发挥重要作用,是一个潜在的治疗白血病的靶基因。     

组蛋白赖氨酸甲基化:转录调控的重要机制

组蛋白赖氨酸甲基化是表观遗传调控的重要机制之一。组蛋白H3的K4、K9、K27、K36、K79和H4的K20均可被特定的赖氨酸甲基转移酶甲基化。人类、果蝇、酿酒酵母和裂殖酵母中已鉴定出多种赖氨酸甲基转移酶,并作了生化和遗传学研究,以确定其潜在的生物功能。H3K4、H3K36和H3K79甲基化参与基因转录激活,而H3K9、H3K27和H4K20的甲基化则抑制基因转录。此外X染色体失活也与特定赖氨酸的甲基化相关。组蛋白各位点赖氨酸的甲基化参与生长、发育和病变。最后,文章评述了"组蛋白密码"假说,指出了目前的研究方向,并探讨了表观遗传机制与获得性遗传的关系。     

组蛋白赖氨酸的脱甲基化

组蛋白甲基化修饰调节染色质结构与基因转录,影响细胞分化与个体发育。2004年Shi等鉴定了第一个组蛋白脱甲基酶:赖氨酸特异性脱甲基酶1(lysinespecificdemethylase1,LSD1)。这个发现是“组蛋白密码”学说的重要进展,标志着组蛋白脱甲基化研究的开始。     

mTOR信号途径与表观遗传关系的研究进展

mTOR(mammalian target of rapamycin)是雷帕霉素在哺乳动物细胞内作用的蛋白激酶, 通过PI3K/Akt信号磷酸化激活而调控细胞分裂、促进转录、信号翻译等, mTOR抑制剂具有抗肿瘤和免疫抑制的潜力, 已进入临床II期试验。DNA甲基化可沉默基因转录, 组蛋白磷酸化的动态变化主要影响信号传导通路中相关基因的转录, DNA甲基化和组蛋白共价修饰以及RNA干扰技术都是表观遗传修饰的方式, 可以调节mTOR信号途径蛋白激酶的表达, 激活或抑制mTOR也可以影响DNA甲基化和组蛋白磷酸化等。本文将对mTOR信号途径与表观遗传关系的研究进展作一综述。     

组蛋白去甲基化酶JMJD 及其抑制剂的研究进展

组蛋白去甲基化酶JMJD 家族可通过催化去除组蛋白N 末端赖氨酸残基上甲基,参与表观遗传调控,包括基因表达调控,并与某些疾病,特别是癌症密切相关。因此,该酶已成为令人关注的癌症治疗新靶点,其抑制剂也成为药物研究与开发的热点。综述JMJD 与肿瘤的关联、JMJD 的结构和催化机制及其抑制剂的研究进展。     

组蛋白甲基化及其与肿瘤间的关系

组蛋白甲基化修饰是表观遗传学的重要研究领域之一,主要可分为精氨酸甲基化和赖氨酸甲基化两种。越来越多的证据表明组蛋白甲基化功能异常与肿瘤的发生发展密切相关,而且这种甲基化修饰过程是可逆的。对组蛋白甲基化的进一步研究,不仅有助于深入了解基因表达、调控、遗传等生理机制,而且对于肿瘤等重大疾病的诊断、防治和预后判断有重要意义。本文对组蛋白甲基转移酶、去甲基化酶及其与肿瘤发生发展的关系予以综述。     

陆续发现药物靶标新机制国际人类表观遗传学合作组织正式开始行动

表观基因组(Epigenome)是"DNA序列以外的遗传信息"这个概念的术语.近来,表观基因组的研究得到飞速发展,作为药物研制的新靶标引起了人们的注意. 如果要从<日经生物技术产业>杂志最近报道的新闻中选出2条来介绍的话,首先要提到的是美国Epizyrne公司,他们正在开发EZH2组蛋白甲基转移酶(MT)的抑制剂,该公司于2011年3月与日本卫才公司签订了国际战略合作合同.EZH2是催化组蛋白3(H3)氨基末端部分(组蛋白尾部,histone tail)的第27号赖氨酸残基(H3K27)甲基化的酶.     

组蛋白修饰调节机制的研究进展

表观遗传学涉及到DNA甲基化、组蛋白修饰、染色体重塑和非编码RNA调控等内容,其中组蛋白修饰包括组蛋白的乙酰化、磷酸化、甲基化、泛素化及ADP核糖基化等,这些多样化的修饰以及它们时间和空间上的组合与生物学功能的关系又可作为一种重要的表观标志或语言,因而被称为“组蛋白密码”．相同组蛋白残基的磷酸化与去磷酸化、乙酰化与去乙酰化、甲基化与去甲基化等,以及不同组蛋白残基的磷酸化与乙酰化、泛素化与甲基化、磷酸化与甲基化等组蛋白修 饰之间既相互协同又互相拮抗,形成了一个复杂的调节网络．对组蛋白修饰内在调节机制的研究将丰富“组蛋白密码”的内涵．     

组蛋白甲基化修饰效应分子的研究进展

作为一种重要的表观遗传学调控机制,组蛋白甲基化修饰在多种生命过程中发挥了重要的作用。细胞内有多种组蛋白甲基化酶和去甲基化酶共同调节组蛋白的修饰状态,在组蛋白甲基化状态确定后,多种效应分子特异的读取修饰信息,从而参与基因转录调控过程。文章从组蛋白甲基化效应分子的作用机制方面综述了这一领域的研究进展。     

非组蛋白甲基化研究进展

蛋白质的翻译后修饰主要包括磷酸化、乙酰化、泛素化以及甲基化,在调节蛋白质结构和功能上起到重要作用。目前对于蛋白质甲基化研究最多的是组蛋白甲基化。除了组蛋白,赖氨酸、精氨酸甲基化也发生在非组蛋白。近年来,越来越多的非组蛋白甲基化被发现,非组蛋白甲基化在肿瘤发生发展中同样具有重要意义。本文就此方面的进展作简要概述。     

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.     

植物组蛋白赖氨酸化修饰参与基因表达调控的机理

组蛋白共价修饰作为表观遗传修饰的重要部分,主要包括乙酰化和甲酰化、甲基化、磷酸化、泛素化和SUMO化等,它们形成一个复杂的网络共同调控基因的表达,其中组蛋白甲基化修饰成为研究的热点,甲基化主要发生在赖氨酸残基上。近年来,随着有关植物组蛋白赖氨酸甲基化修饰研究的不断深入,发现其通过改变自身赖氨酸残基的甲基化状态和甲基化程度,形成转录激活或者转录抑制标记,调控基因的表达,在植物开花和逆境胁迫的响应过程中起着至关重要的作用。H3组蛋白的赖氨酸甲基化修饰能够调控FLC基因和有关抗性基因的表达,具体表现为:H3K4的三甲基化促进FLC的表达,H3K27的三甲基化则抑制FLC的表达;H3K4me3作为转录激活标记,可激活PtdIns5P基因的表达,启动响应干旱的脂质合成信号通路,响应干旱胁迫;相反,H3K27me3作为一种转录抑制标记,低水平的H3K27me3诱导COR15A和ATGOLS3基因表达,它们分别编码叶绿体低温保护蛋白Cor15am和肌醇半乳糖合成酶GOLS,以抵抗寒冷胁迫。文章主要综述了植物组蛋白赖氨酸甲基化修饰参与DNA甲基化、开花过程以及应答逆境胁迫的分子机制。