Use of trichostatin A alters the expression of HDAC3 and KAT2 and improves in vitro development of bovine embryos cloned using less methylated mesenchymal stem cells

The aim of this work was to investigate the methylation and hydroxymethylation status of mesenchymal stem cells (MSC) from amniotic fluid (MSC‐AF), adipose tissue (MSC‐AT) and fibroblasts (FIB‐control) and to verify the effect of trichostatin A (TSA) on gene expression and development of cloned bovine embryos produced using these cells. Characterization of MSC from two animals (BOV1 and BOV2) was performed by flow cytometry, immunophenotyping and analysis of cellular differentiation genes expression. The cells were used in the nuclear transfer in the absence or presence of 50 nM TSA for 20 hr in embryo culture. Expression of HDAC1, HDAC3 and KAT2A genes was measured in embryos by qRT‐PCR. Methylation results showed difference between animals, with MSC from BOV2 demonstrating lower methylation rate than BOV1. Meanwhile, MSC‐AF were less hydroxymethylated for both animals. MSC‐AF from BOV2 produced 44.92 ± 8.88% of blastocysts when embryos were exposed to TSA and similar to embryo rate of MSC‐AT also treated with TSA (37.96 ± 15.80%). However, when methylation was lower in FIB compared to MSC, as found in BOV1, the use of TSA was not sufficient to increase embryo production. MSC‐AF embryos expressed less HDAC3 when treated with TSA, and expression of KAT2A was higher in embryos produced with all MSC and treated with TSA than embryos produced with FIB. The use of MSC less methylated and more hydroxymethylated in combination with embryo incubation with TSA can induce lower expression of HDAC3 and higher expression of KAT2A in the embryos and consequently improve bovine embryo production.     

Effects of trichostatin A on histone acetylation and methylation characteristics in early porcine embryos after somatic cell nuclear transfer

Until now, the efficiency of animal cloning by somatic cell nuclear transfer (SCNT) has remained low. Efforts to improve cloning efficiency have demonstrated a positive role of trichostatin A (TSA), an inhibitor of deacetylases, on the development of nuclear transfer (NT) embryos in many species. Here, we report the effects of TSA on pre‐implantation development of porcine NT embryos. Our results showed that treatment of reconstructed porcine embryos with 50 nmol/L TSA for 24 h after activation significantly improved the production of blastocysts (P < 0.05), while treating donor cells with the same solution resulted in increases in cleavage rates and blastomere numbers (P < 0.05). However, TSA treatment of both donor cells and SCNT embryos did not improve blastocyst production, nor did it increase blastomere numbers. Using indirect immunofluorescence, we found that TSA treatment of NT embryos could improve the reprogramming of histone acetylation at lysine 9 of histone 3 (H3K9) and affect nuclear swelling of transferred nuclei. However, no apparent effect of TSA treatment on H3K9 dimethylation (H3K9me2) was observed. These findings suggest a positive effect of TSA treatment (either treating NT embryos or donor cells) on the development of porcine NT embryos, which is achieved by improving epigenetic reprogramming.     

表观遗传与花期调控研究进展

 目前,关于高等植物成花机理的研究已经取得突破性进展,对表观遗传的研究也越来越深入,而将两者联系起来调控花期的研究虽然还处于初步探索阶段,但已取得了一定的理论成果。本文总结了常见的表观遗传（DNA 甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA、染色质重塑）在不同开花诱导途径中调控花期的研究进展,为通过表观遗传途径调控花期技术研究提供参考。     

丁酸和植物提取物在动物组蛋白乙酰化中的作用

表观遗传学是遗传学研究的热点,然而针对畜禽的研究还处在起步阶段。表观遗传学的范畴包括组蛋白质修饰、DNA甲基化、microRNA调控等。本文综述了丁酸和植物提取物等饲料添加剂作为组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂在模型动物及畜禽上的研究进展。     

广西巴马小型猪供核细胞的传代培养和冷冻保存及肌肉成纤维细胞HDAC1基因的mRNA的表达

本试验旨在建立猪颗粒细胞、胎儿成纤维细胞和新生巴马小型猪不同组织来源成纤维细胞的分离及传代培养技术体系和冷冻保存方法,并比较猪卵丘/颗粒细胞和新生巴马小型猪肌肉成纤维细胞HDAC1基因的mRNA表达的差异,从分子水平上鉴定新生巴马小型猪肌肉成纤维作为供体细胞的可行性。运用组织块贴壁培养方法分离不同来源的组织细胞进行培养,并比较了常规冷冻保存和微量冷冻保存对细胞复苏率的影响,同时,运用实时定量PCR的方法检测猪卵丘/颗粒细胞和新生巴马小型猪肌肉成纤维细胞HDAC1基因mRNA表达的动态变化。研究结果表明：（1）猪颗粒细胞单层细胞的生长需要5～6d;用组织块法获得猪胎儿成纤维细胞单层的生长时间为10～11d;用组织块法可以成功地对新生巴马小型猪的肌肉、肺、肾脏、心、睾丸组织的成纤维细胞进行分离和传代培养,肾和睾丸组织的成纤维细胞贴壁生长后,长满形成单层细胞需要12～13d,而肺、肌肉和心脏组织的则需要15～16d。（2）细胞的微量冷冻保存效果优于常规冷冻保存（P〈0.05）。（3）猪卵丘/颗粒细胞与新生巴马小型猪肌肉成纤维细胞HDACl mRNA的相对表达量为1.000比0.985,两者差异不显著（P〉0.05）。新生广西巴马小型猪不同组织来源的成纤维细胞的分离及传代培养和微量冷冻法,丰富了这种猪体细胞的分离培养种类,为其体细胞核移植研究提供了丰富的供体细胞,并从表观遗传的角度分析,鉴定了新生巴马小型猪胎儿成纤维细胞与猪卵丘/颗粒细胞一样适合作供体,为核移植前的供体细胞鉴定提供了新的方法。     

组蛋白去乙酰化酶抑制剂对人胚胎成纤维细胞表观遗传的影响

【目的】探讨组蛋白去乙酰化酶抑制剂(曲古菌素A(TSA)和丙戊酸盐(VPA))对人胚胎成纤维细胞(human embryonic fibroblasts,hEF)组蛋白乙酰化(acH4K12)和组蛋白单甲基化(H4K20me1)的影响,为进一步探讨组蛋白去乙酰化酶抑制剂对人类体细胞核移植胚胎表观遗传重编程的作用机制奠定基础。【方法】使用0~400 nmol/L TSA或0~4 mmol/L VPA处理hEF 24 h,用核型分析及荧光原位杂交(FISH)检测hEF细胞遗传学变化,使用间接免疫荧光染色和激光共聚焦显微镜观察TSA和VPA对hEF的acH4K12及H4K20me1水平的影响。【结果】TSA处理组hEF细胞呈现出形态学变化,且TSA具有细胞毒性作用。VPA处理组与未处理组细胞无明显的形态学变化和细胞毒性作用。核型分析及FISH检测结果显示,TSA和VPA处理组与未处理组均维持正常的核型(46,XX),未发生明显的细胞遗传学改变。间接免疫荧光染色结果表明,acH4K12和H4K20me1水平随着TSA和VPA浓度的增加而升高。【结论】TSA和VPA可以提高hEF的acH4K12和H4K20me1水平,且未发生明显的细胞遗传学变化。     

PRDM家族蛋白结构与功能研究进展

PRDM家族蛋白是具有一个PR结构域和数量不等锌指结构(除了PRDM11),广泛存在于灵长类、啮齿动物、鸟类和两栖动物中能够调控表观遗传的蛋白。部分PRDM蛋白家族成员的PR结构域具有组蛋白赖氨酸转移酶活性(HMT),影响表观遗传,PRDM蛋白锌指结构具有DNA、RNA、蛋白识别结合能力;另一部分PRDM家族成员虽然具有PR结构域,但不具有HMT活性,在癌症发生、原始生殖细胞特化、神经系统发育、造血、血管发展、胚胎发育中发挥重要作用。PRDM家族蛋白通过甲基转移或募集染色体结构重塑复合物,调控基因表达和修改染色体结构,在细胞特化和疾病调控中起到重要作用。论文综述了PRDM家族蛋白结构与功能最新研究进展。     

小麦组蛋白H1基因保守序列原核载体的构建及表达

采用PCR技术扩增TAT-H1bs融合基因,并通过基因操作构建了融合基因的原核重组载体pET-28a-TAT-Hlbs。将阳性重组质粒转化至受体菌Rosseta(DE3)感受态细胞中,以IPTG诱导表达,表达产物经聚丙烯酰胺凝胶电泳检测和Western-blot检测。结果表明:重组菌能够表达目的蛋白,软件分析结果表明表达蛋白约占菌体蛋白的40%,上清表达量约为20%。上清蛋白经纯化后,Western-blot结果显示,His-Tag单克隆抗体可以很好地与所表达的蛋白带特异性结合。所获得的融合蛋白以高效胞质可溶形式表达。     

组蛋白去乙酰化酶(HDACs)及其调控的研究进展

组蛋白乙酰化修饰是表观遗传研究的重要内容,其行使去乙酰化功能的去乙酰化酶更是临床肿瘤抑制剂研究开发的热点。通过动物和酵母的深入研究,组蛋白去乙酰化酶广泛的参与了生物生长发育的调控。介于组蛋白乙酰化修饰在植物上的相关研究较少,文章借鉴动物和酵母的研究结果,归纳了其作用方式,通过氨基酸序列相似性、蛋白保守结构域分析,分析了植物去乙酰化酶可能行使的功能,得出以下结论：从组蛋白去乙酰化酶(HDACs)对对激素及非生物胁迫的响应来看,HDACs广泛的参与了植物生长发育的调控;酵母、动植物HDACs蛋白保守结构域分布有所不同,表明植物HDACs可能存在与酵母、动物不同的功能和调控方式;植物也存在非组蛋白乙酰化修饰,但其发挥功能的酶还需要进一步确认。     

去乙酰化蛋白酶1在马兜铃酸肾纤维化模型中对TGF-β1/Smad7信号通路的作用

检测马兜铃酸肾纤维化(AAN)模型肾组织中转化生长因子-p1 (TGF-β1)、Smad7、去乙酰化蛋白酶1(HDAC1)的mRNA和蛋白表达变化,探讨HADC1和Smad7的表达在AAN发展中的作用及两者间的联系.RTPCR检测TGF-β1、Smad7和HDAC1的mRNA表达,ELASA检测TGF-β1的蛋白表达,免疫组化定位和检测HADC1和Smad7蛋白,HE染色观察肾病理学改变.结果显示:AAN模型肾组织中TGF-p1和HDAC1mRNA表达呈时间依赖性升高,TGF-p1 mRNA表达较对照组有明显差异(P＜0.05),28 d开始AAN组中HDAC1mRNA增加,差异极显著(P＜0.01) ;Smad7 mRNA和蛋白表达均呈下降趋势,HDAC1蛋白免疫组化染色强度呈上调趋势,与对照组比较HDAC1阳性着色主要分布于上皮细胞和间质细胞的细胞核;肾脏病理表现为肾小管浊肿、变性和脱落等急性小管间质损伤,并随用药时间的延长呈进行性加重.本研究表明肾组织中Smad7弱表达可促进TGF-β1信号转导,HDAC1 mRNA和蛋白在肾组织中的高表达并参与TGF-β1/Smad7信号通路在肾纤维化发展中起重要作用,可能是潜在的新作用靶点.