DNA甲基化及其生物学功能

DNA甲基化是一种主要的表观遗传修饰,是调节基因表达的重要手段。作者在介绍了DNA甲基化机制、DNA甲基化的模式、DNA甲基化特点的基础上,重点论述了DNA甲基化发育分化、X染色体失活、基因组印记和杂种优势等方面的作用。     

基因组印记的研究进展

综述基因组印记的可能发生机制及人和鼠中常见的印记基因，论述了且印记作用的生物学意义。     

犏牛雄性不育的DNA甲基化

采用Western blot法检测犏牛、牦牛睾丸组织中DNA甲基转移酶3a(Dnmt3a)蛋白的相对表达量,用甲基化定量试剂盒(荧光法,Epigentek公司)检测其全基因组DNA甲基化的水平,分析犏牛与牦牛在这2个表达量上的差异。结果显示:犏牛、牦牛睾丸组织中Dnmt3a蛋白的相对表达量分别为(0.853±0.015)和(0.651±0.016),犏牛的显著高于牦牛(P<0.05);犏牛、牦牛睾丸组织的全基因组DNA甲基化水平分别为(0.950±0.013)%和(0.808±0.016)%,犏牛的显著高于牦牛(P<0.05)。可见,犏牛睾丸组织中Dnmt3a蛋白表达水平与其全基因组DNA甲基化水平均显著高于牦牛,这可能是犏牛雄性不育的DNA甲基化机制之一,也将为犏牛雄性不育的表观遗传学研究奠定基础。     

DNA甲基化、组蛋白修饰与基因沉默

DNA甲基化、组蛋白去乙酰化和H3K9甲基化是3种最典型的与染色质凝聚状态有关的共价修饰方式，它们都与基因的沉默存在着联系，近年来的研究主要集中于DNA甲基化与各种组蛋白修饰之间的关系，以及染色质阻遏状态的自身强化循环关系上。组蛋白去乙酰化和H3K9甲基化可能有助于DNA甲基化模式的建立，此外，研究结果还显示CpG甲基化和其它组蛋白修饰存在相互作用。     

关于昆虫DNA甲基化的研究进展

DNA甲基化作为重要的表观遗传调控现象之一,广泛地存在于原核生物和真核生物中,并且在多种生物学过程中起到非常重要的作用。近年来,随着DNA甲基化研究方法的改进及创新,昆虫DNA甲基化的研究取得了一些新的进展和成果。本文就果蝇和家蚕等昆虫DNA甲基化的特征、研究方法,以及DNA甲基化在昆虫基因组印迹、胚胎发育、衰老、记忆、免疫和进化中的作用等进行简要综述,以期对家蚕等昆虫DNA甲基化的本质及功能理解有所启发。     

早期胚胎DNA甲基化研究进展

DNA甲基化修饰是研究最多的表观遗传修饰之一,在调控基因转录、染色体结构稳定、基因印迹、X染色体失活等方面发挥作用。尽管DNA甲基化是一种稳定的修饰,但其在个体发育进程中是动态变化的。目前,人们对早期胚胎发育中DNA甲基化修饰研究还不全面,随着全基因组DNA甲基化分析技术的进步,其在早期胚胎中的功能也逐渐揭示。作者主要论述了DNA甲基转移酶（DNMTs）的发现及其调控作用和DNA甲基化在早期胚胎中的作用。     

DNA甲基化调控牛AQP1基因的胎盘特异性印记

为揭示牛AQP1 (aquaporin 1)基因在不同组织及胎盘中的印记状态,以及DNA甲基化修饰在印记中的调控机制,本研究采用基于SNP的PCR产物直接测序的方法,对32头健康雌性成年荷斯坦奶牛心组织及15个自然分娩后的胎盘试验样本进行检测,确定了5头杂合子个体牛和3个杂合子胎盘,对其组织(心、肝、脾、肺、肾、肌肉和...     

绵羊基因组印记遗传研究进展

1前言 自20世纪90年代开始,在欧洲与美国的哺乳动物分子发育遗传学研究领域,配子印记(gameticimprinting),基因组印记( genomic imprinting)和亲本印记(parental imprinting)的分子生物学机理研究,是一个非常活跃的研究课题.这方面的研究成果和论文越来越多地出现于许多分子生物学文献中.这3种imprinting都是指在哺乳动物的两性配子发生过程和个体发育过程中,来自某一亲本的等位基因缄默,使后代的表型特征完全模仿或拷贝某一亲本的表型特征,即等位基因是否表达,取决于它来自哪个亲本.这种新的遗传现象明显有悖于传统的孟德尔遗传法则.例如,孟德尔遗传学的基本假定是,常染色体上的一个等位基因,无论是通过父亲配子途径还是母亲配子途径到达合子的,其遗传性质和表型特征是相同的,不会因来源不同而有差别.     

哺乳动物DNA甲基化研究进展

在真核生物基因组中DNA甲基化是一种重要的修饰方式,也是一种重要的表观遗传学机制。通常甲基化发生在胞嘧啶第5个碳原子上,由DNA甲基化转移酶(DNMTs)家族催化形成的。DNA甲基化是一种可逆的过程,并且直接影响到基因的活性。DNA甲基化对于哺乳动物的正常发育起着非常重要的作用,并在很大程度上影响着哺乳动物重要的生物学进程,主要包括转录成分的沉默、基因失活、染色体的完整性和大部分基因的转录调控作用。     

家蚕基因组DNA甲基化分析

DNA甲基化在生物的基因表达调控与发育调节过程中具有重要作用。应用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术对7个家蚕保存品种的胞嘧啶甲基化模式和程度进行评估。在所能检测的CCGG序列中,至少有8.6%~10.9%的胞嘧啶发生了甲基化;12对引物共获得1 156条扩增带,其中376条在品种间呈多态性,多态性比例为32.5%。结果显示:家蚕基因组可检测到DNA甲基化,各品种间的甲基化模式存在差异,CCGG序列中胞嘧啶外部甲基化(10.9%)高于内部甲基化(8.6%)。     

家畜基因印记研究进展

综述了家畜基因印记的生理功能、可能机制及家畜中发现的印记基因,并论述了基因印记的生物学意义和对家畜育种的影响。     

DNA甲基化在猪胚胎发育过程中的研究进展

猪的胚胎发育需要经历受精、卵裂、孵化、形态转变、附植、器官分化等一系列重要的生理阶段。虽然在胚胎发育过程中基因的严格表达与正确指导是胚胎能否正常发育的决定性条件,但研究表明DNA甲基化修饰对胚胎的发育也起着必不可少的作用。DNA甲基化是一种常见且重要的表观遗传修饰,虽然不改变DNA的一级序列,但也包含可遗传信息,并在基因的转录调控中起重要作用。在猪的胚胎发育中,DNA甲基化呈现出高度动态的过程,这一过程受孕期母体营养和发育环境条件影响。本文将从胚胎早期发育、体细胞核移植和孕期母体营养三个方面来阐述DNA甲基化对胚胎发育的影响,为进一步研究猪胚胎在发育过程中的DNA甲基化机制和提高体细胞核移植的成功率提供参考。     

从江香猪基因组甲基化修饰与体重之间的相关性研究

为了探索从江香猪生长慢的表观遗传学机理,本试验应用甲基化敏感扩增多态性(methylation-sensitive amplifying polymorphism,MSAP)技术,将60头20 d从江香猪分为高体重组和低体重组,研究血液和肝脏基因组DNA中胞嘧啶的甲基化程度,并测定差异的甲基化片段核苷酸序列.结果发现,MSAP分析得到5 977条带;与低体重组相比,高体重组的血液和肝脏总甲基化水平较低,两组的血液半甲基化水平均较肝脏中的高,全/总甲基化水平较低.提示香猪血液和肝脏基因组的总甲基化程度随体重的增加而下降.经克隆测序得到5条有差异的甲基化条带A1-A5,其中A1和A2源自血液,A3-A5来自肝脏;A1和A4片段为高体重组特有,其余3条片段为低体重组特有;A3片段未找到相关基因,其他4个片段处于代谢或免疫相关的基因内部或5'侧翼区.提示从江香猪基因组的甲基化水平存在个体差异,并与20 d体重相关;得到的4条甲基化片段,将有助于香猪甲基化调控机制的研究.     

猪DNA甲基转移酶基因家族进化分析

【目的】 探究猪DNA甲基转移酶（DNMT）基因家族的基因特性及表达模式。【方法】 利用生物信息学方法鉴定猪全基因组范围的DNMT基因家族,并对其染色体定位、理化性质、蛋白质结构、亚细胞定位、基因结构、保守基序、系统进化关系、共线性关系和基因表达模式进行分析。【结果】 共鉴定得到5个猪DNMT基因家族成员：PigDNMT1、PigDNMT2、PigDNMT3、PigDNMT4和PigDNMT5,分别位于2、3、13、14、17号染色体上。猪DNMT基因家族进化树分析发现,PigDNMT1和PigDNMT4、PigDNMT2和PigDNMT5的亲缘关系较近。PigDNMT2和PigDNMT5具有相同数量和排列顺序的保守基序,但在基因结构上差异较大。系统进化树结果揭示,猪、人、小鼠和牛的DNMT基因家族分为4个亚族,其中猪与牛的DNMT基因家族亲缘关系更近。基因共线性分析显示,猪与人、小鼠、牛之间都具有4对直系同源DNMT基因,表明4个物种的DNMT基因间存在较强的共线性关系。猪DNMT家族蛋白长度在228~1 706个氨基酸之间,分子质量在26 133.32~192 267.80 u之间,等电点在6.00~9.06之间。二级结构预测分析结果显示,猪DNMT蛋白主要由无规则卷曲组成。亚细胞定位分析发现,5个猪DNMT蛋白定位于细胞核。母猪性腺轴的转录组数据分析发现,PigDNMT1在下丘脑、垂体和卵巢组织中随着初情启动过程而展现出不同的表达模式。【结论】 本研究在猪基因组上共鉴定出5个DNMT基因,并发现性腺轴组织中的PigDNMT1在初情启动过程中呈现出不同的表达模式,为解析猪DNMT基因家族功能提供一些参考。     

绵羊Cdkn1c的DNA甲基化分析

为了探究绵羊Cdkn1c的甲基化状态,本研究对绵羊及其它3个物种的Cdkn1c mRNA序列进行了生物信息学分析,并通过亚硫酸氢盐测序法（BSP）对新生羔羊肾脏和肺脏Cdkn1c CpG岛上的CpG位点进行了甲基化分析。结果显示,整个编码区富含CG,为CpG岛;绵羊Cdkn1c所有分析位点均非甲基化,暗示该区域并非差异甲基化区域(DMR)。     

哺乳动物基因组印迹研究进展

基因组印迹即父源或母源等位基因的差异表达,是一种重要的表观遗传学机制。作者就哺乳动物基因组印迹的特征、作用机制及基因组印迹的生物学意义进行综述。     

六种试剂盒提取血液基因组DNA效果比较

为筛选一种高效、快捷的血液基因组DNA提取试剂盒,采集24份新鲜西藏绵羊血液样本,选用6种市售商业化试剂盒（LifeFeng柱式试剂盒DK601和非柱式试剂盒DK602,康为世纪非柱式试剂盒CW0544和柱式试剂盒CW0546,上海生工非柱式试剂盒SK8224和柱式试剂盒SK8254）,比较所提DNA的浓度、纯度、得率以及对嗜吞噬细胞无形体16S rRNA进行巢式PCR扩增,综合评价不同试剂盒DNA提取效果.结果表明,应用LifeFeng柱式试剂盒DK601提取的DNA浓度和纯度均最高,得率较高,分别达到75.63 ng/μL、1.894（OD260/OD280）、18.91 ng/μL;且嗜吞噬细胞无形体16S rRNA基因的PCR扩增条带清晰度最优.因此,LifeFeng DK601可作为提取绵羊血液基因组DNA及嗜吞噬细胞无形体（Anaplasma phagocytophilum）病原鉴定的首选试剂盒.     

DNA methylation and targeted sequencing of methyltransferases family genes in canine acute myeloid leukaemia,modelling human myeloid leukaemia

Tumours shows aberrant DNA methylation patterns, being hypermethylated or hypomethylated compared with normal tissues. In human acute myeloid leukaemia (hAML) mutations in DNA methyltransferase (DNMT3A) are associated to a more aggressive tumour behaviour. As AML is lethal in dogs, we defined global DNA methylation content, and screened the C‐terminal domain of DNMT3 family of genes for sequence variants in 39 canine acute myeloid leukaemia (cAML) cases. A heterogeneous pattern of DNA methylation was found among cAML samples, with subsets of cases being hypermethylated or hypomethylated compared with healthy controls; four recurrent single nucleotide variations (SNVs) were found in DNMT3L gene. Although SNVs were not directly correlated to whole genome DNA methylation levels, all hypomethylated cAML cases were homozygous for the deleterious mutation at p.Arg222Trp. This study contributes to understand genetic modifications of cAML, leading up to studies that will elucidate the role of methylome alterations in the pathogenesis of AML in dogs.