DNA甲基化与哺乳动物生殖

DNA甲基化是表观遗传水平基因表达调控的重要方式之一,对哺乳动物的生长发育具有重要作用。原始生殖细胞的甲基化水平、胚胎发育过程中甲基化的重排以及胎盘发育过程中异常甲基化都与生殖过程密切相关。男性不育、女性自然流产及辅助生殖技术(assisted reproductive technology,ART)的应用也与DNA甲基化有关,通过引起DNA甲基化变化从而影响表观遗传调控的变化。该文对DNA甲基化与哺乳动物生殖作一综述,并阐述DNA甲基化与男性不育、自然流产及ART过程的关系。     

2014年度陈嘉庚生命科学奖和陈嘉庚青年生命科学奖揭晓

项目《DNA氧化在哺乳动物发育表观遗传调控中的作用及其机制研究》获得陈嘉庚生命科学奖。该成果阐明了DNA去甲基化过程中的关键步骤及困扰科学界多年的DNA去甲基化难题,     

DNA甲基化与乳腺癌的关系研究进展

表观遗传学分子机制,其中包括DNA甲基化,通过细胞分裂逐代遗传,在基因转录调控中发挥着重要作用.尽管DNA甲基化是正常哺乳动物胚胎形成所必需的,但在致癌作用中却经常观察到DNA的低-和高-甲基化现象.DNA甲基化在癌症的发生和发展中起着重要作用,它使得许多抑癌基因转录沉默,最终导致癌基因的无限增殖化.许多肿瘤抑制基因启动子区异常甲基化与乳腺癌的形成密切相关,比如ER,p16,APC,RASSFlA,BRCAl等.DNA甲基化是可逆的过程,通过DNA去甲基化制剂,可以使基因恢复正常表达功能.因此,DNA去甲基化制剂在乳腺癌的治疗中具有重要临床意义.     

哺乳动物中的DNA主动去甲基化

DNA甲基化是一种相对稳定且可遗传的表观遗传标记,在植物和动物细胞中均发现有DNA主动去甲基化现象,其机制在植物中已基本得到阐释,但在哺乳动物中尚未鉴定出一种有效的DNA去甲基化酶,并且DNA主动去甲基化途径也存在争议。文章综合分析了近期的文献资料,阐述了哺乳动物中发生DNA主动去甲基化的时空特异性,并从细胞和组织特异性角度介绍DNA主动去甲基化的可能通路和机制,即5-甲基胞嘧啶的氧化作用、5-甲基胞嘧啶脱氨基以及DNA修复等,旨在为破译表观遗传重编程过程提供理论依据。     

DNA甲基化与病毒感染的研究进展

DNA甲基化是基因表达的表观遗传调控机制之一,在细胞分化和疾病发生过程中发挥着重要的作用。病毒感染可导致DNA甲基化水平变化,从而影响疾病的发生与发展。随着全基因组甲基化测序等生物学新技术的飞速发展,对DNA甲基化也有了更深的认识。现就DNA甲基化和去甲基化的主要影响因素以及病毒感染过程中导致甲基化水平改变的机制做一概述,为从表观遗传角度研究病毒致病机制提供一定的理论依据。     

胚胎发育过程中的DNA甲基化作用

哺乳动物的正常发育取决于表观遗传学调控机制准确无误地运行.其中尤为重要的是发生在原生殖细胞和胚胎中的基因组范围内的DNA甲基化模式重排等表观遗传学修饰.胚胎发育过程中的DNA甲基化作用与基因印记的建立、基因表达的调控以及细胞和胚胎的形态建成都密切相关.DNA甲基化发生机制和功能的阐明将对哺乳动物个体发育与人类疾病研究有重要意义.     

DNA羟甲基化与表观遗传学调控

表观遗传学中的DNA甲基化与疾病的发生发展密不可分. DNA甲基化中的5-甲基胞嘧啶易发生氧化形成5 羟甲基胞嘧啶.此过程又称为羟甲基化修饰,已成为表观遗传学研究的一种新热点.羟甲基化与10-11易位家族蛋白（ten-eleven translocation,TET）的作用密切相关,它参与了基因的表达调控以及DNA去甲基化过程. 最近的羟甲基化研究主要集中在癌症和精神性疾病.针对日趋增多的相关研究,本文对DNA羟甲基化进行了全景式综述.     

癌症DNA甲基化调控位点的识别

DNA甲基化是一种重要的表观遗传学修饰,在基因的转录调控方面具有重要的作用。异常的DNA甲基化可以导致癌症等复杂疾病发生,癌基因相关的DNA甲基化调控位点的识别对于解析癌症的发生发展机制及识别新的癌症标记具有重要意义。本研究通过整合The Cancer Genome Atlas(TCGA)的泛癌症基因组的高通量甲基化谱和基因表达谱,识别癌基因相关的DNA甲基化调控位点。对于每种癌症分批次计算Cp G位点甲基化与相关基因表达之间的相关性,并筛选调控下游基因的Cp G位点(包括强调控位点、弱调控位点和不调控位点),结果表明仅有一半的Cp G位点对下游基因具有调控作用;对癌症间共享的调控位点的分析发现不同癌症间共享的调控位点不尽相同,表明癌症特异的甲基化调控位点的存在。进一步地,对差异甲基化和差异表达基因的功能富集分析揭示了受甲基化调控的基因确实参与了癌症发生发展相关的功能。本研究的结果是对当前甲基化调控位点集的重要补充,也是识别癌症新型分子标记特征的重要资源。     

癌症相关的DNA甲基化连锁区域

DNA甲基化是重要的表观遗传标记之一,在转录调控中起直接作用。DNA甲基化的异常与癌症的发生发展密切相关。高通量测序使得在单碱基分辨率下检测全基因组的DNA甲基化水平成为可能。本文基于临近CpGs位点甲基化水平的相关性挖掘DNA甲基化连锁区域。结果发现DNA甲基化连锁区域的甲基化水平和模式在癌症中存在异常,而且显著富集到分化/发育相关的生物学功能。DNA甲基化连锁区域的挖掘有助于对具有生物学功能的表观遗传标记的进一步理解,有助于对癌症诊断的表观遗传标记的挖掘。     

芯片技术与肿瘤中DNA甲基化研究

DNA甲基化是表观遗传学的一个重要部分。它参与基因转录调控, X染色体失活, 发育调控及细胞分化的过程。异常的DNA甲基化与癌症的发生密切相关。芯片技术的发展为高通量研究DNA甲基化提供了新的方法。各种芯片技术以不同的DNA预处理方法为基础, 包括免疫沉淀和限制性内切酶等。免疫沉淀方法特异性高, 而限制性酶的方法具有较高的灵敏度。虽然每种方法都有一定的局限性, 但是它们为在基因组范围研究癌症的甲基化谱提供了更多的选择。     

哺乳动物DNA甲基化修饰的动态调控机制

DNA甲基化是生命体最主要的表观遗传修饰之一。哺乳动物DNA甲基化主要发生在胞嘧啶第五位碳原子上,称为5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5m C)。哺乳动物DNA甲基化由从头DNA甲基转移酶DNMT3A/3B在胚胎发育早期建立,甲基化模式的维持由DNA甲基转移酶DNMT1实现。TET家族蛋白氧化5-甲基胞嘧啶起始DNA的去甲基化过程。这些DNA甲基化修饰酶精确调节DNA甲基化的动态过程,在整个生命发育过程中发挥重要作用,其失调也与多种疾病发生密切相关。现结合国内外同行研究进展,介绍课题组近年来对DNA甲基化修饰酶的结构与功能研究。     

Tet双加氧酶在哺乳动物表观遗传调控中的作用

DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰,在哺乳动物的生长发育过程中发挥着举足轻重的功能。DNA甲基化谱式并不是一成不变的,个体发育过程中甲基化谱式如何建立以及如何逆转从而实现基因时空特异性表达,一直是表观遗传领域的重大科学问题。课题以"干细胞全能性建立的表观遗传调控研究"为主要脉络,阐明了Tet双加氧酶介导的DNA去甲基化过程及其在细胞命运决定和哺乳动物发育中的功能。现将对项目启动五年来该课题的主要原创性工作进行综述。     

DNA甲基化与基因表达调控研究进展

表观遗传修饰是指不改变DNA序列的、可遗传的对碱基和组蛋白的化学修饰,主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑以及非编码RNA等.表观遗传修饰是更高层次的基因表达调控手段.DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,参与基因表达调控、基因印记、转座子沉默、X染色体失活以及癌症发生等重要生物学过程.近年来随着研究方法和技术的进步,全基因组DNA甲基化的研究广泛兴起,多个物种全基因组甲基化图谱被破译,全局水平对DNA甲基化的研究不仅利于在宏观层面上了解DNA甲基化的特性与规律,同时也为深入分析DNA甲基化的生物学功能与调控奠定了基础.结合最新研究进展综述DNA甲基化在基因组中的分布模式、规律以及和基因转录的关系等.     

DNA主动去甲基化的Science之路

DNA甲基化是一种非常重要的表观遗传调控方式,在基因印迹、X染色体失活、转座子与外源DNA的沉默及组织特异性基因的中发挥着重要的作用。在哺乳动物的配子发生过程及从受精到着床的早期胚胎发育阶段,基因组DNA发生大规模的主动去甲基化。但去甲基化的分子机制一直是表观遗传领域的谜题。2009年,Anjana Rao及其同事发现一种DNA双氧化酶TET蛋白能够将5-甲基胞嘧啶氧化成5-羟甲基胞嘧啶,这为DNA去甲基化的机制研究开拓了新的思路。在此基础上,徐国良实验室展开了深入研究,发现TET蛋白能够进一步将5-羟甲基胞嘧啶氧化成5-羧基胞嘧啶,并发现糖苷酶TDG能够特异性地识别并切除DNA中的5-羧基胞嘧啶,进而启动碱基切除修复途径完成DNA去甲基化,从而提出了氧化作用与碱基切除修复途径协同介导的DNA主动去甲基化机制。     

真核生物基因组DNA甲基化和去甲基化分析

DNA甲基化是真核生物的重要表观遗传修饰,如胞嘧啶C~5位甲基化5-甲基胞嘧啶(5mC)和腺嘌呤N~6位甲基化6-甲基腺嘌呤(6mA)。DNA 5mC可经Tet双加氧酶催化氧化形成5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)、5-醛甲基胞嘧啶(5fC)和5-羧基胞嘧啶(5caC)。这些氧化产物不仅是去甲基化过程的中间体,而且也可能存在各自特有的表观调控功能。其中,5hmC异常可能和癌症相关,有可能成为疾病诊断的生物标志物。发展可靠、高灵敏和抗干扰能力强的DNA甲基化和去甲基化检测技术和方法至关重要,有助于理解甲基化和去甲基化的分子机制以及提高肿瘤的诊断水平。现针对DNA甲基化和去甲基化检测技术进行简要介绍。     

DNA甲基化/去甲基化与疾病概览

DNA甲基化(5m C)状态与疾病的发生发展密切相关,异常甲基化状态是肿瘤的重要特征,包括基因组整体甲基化水平降低和Cp G岛局部甲基化程度的异常升高。近期研究还发现,DNA甲基化可以继续氧化为DNA羟甲基化(5hm C),而5hm C可能是一种新的表观修饰或者参与DNA去甲基化。随着DNA甲基化测序技术的发展,可以得到全基因组单碱基分辨率的5m C和5hm C图谱,深入研究5m C和5hm C的动态变化对发育和肿瘤的影响,并期望找到潜在应用于肿瘤诊断和治疗的表观标志物。该文主要总结了DNA甲基化/去甲基化及其在肿瘤发生发展过程中的动态变化、潜在的表观标志物以及检测和治疗研究进展。     

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。     

纳米孔基因测序技术在DNA甲基化修饰检测中的应用研究进展

DNA甲基化是最常见的表观遗传修饰类型之一,其中哺乳动物基因组中最常见的5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine, 5mC)甲基化修饰参与了许多重要的生命活动,其含量的异常与疾病,尤其是癌症的发生发展密切相关。当前检测5mC修饰最常用的方法是基于亚硫酸氢盐转化的第二代基因测序技术,该方法虽然转化效率高且测定准确,但仍然存在不足之处,包括DNA分子降解、处理过程繁杂、测序读长较短、检测特异性不高等。近些年发展起来的纳米孔基因测序技术凭借其能对DNA修饰直接进行检测,且具有读长长、通量高、速度快等特点,在DNA表观遗传修饰检测方面展现了良好优势。本文对DNA的5mC修饰的形成及其经典的检测方法进行了简要介绍,并重点介绍了纳米孔基因测序技术在DNA的5mC修饰检测中的应用研究进展。     

DNA甲基化的生物信息学研究进展

作为重要的表观遗传学现象之一,DNA甲基化对基因的表达发挥重要的调控功能．随着高通量检测技术的不断发展,对DNA甲基化的生物信息学研究也成为DNA甲基化研究中的一个非常活跃的热点．对生物信息学在DNA甲基化状态的预测、CpG岛不易被甲基化的机制研究、探索DNA甲基化同其他表观遗传学现象之间的关系以及DNA异常甲基化同癌症的发生和发展之间的关系等方面的研究进展进行综述．     

神经病理性疼痛研究进展

DNA甲基化在哺乳动物细胞中普遍存在,参与转录调控、细胞分化等重要生物学过程,但目前关于DNA甲基化的发生机制尚不清楚。一项新研究报告中,中国科学家用酿酒酵母作为研究系统,在本身不存在甲基化的酵母基因组上建立DNA甲基化谱式,揭示了H3组蛋白N端尾部对于DNA甲基化不可或缺的作用。