组蛋白乙酰化/去乙酰化与基因表达调控研究进展

在真核生物中,组蛋白是构成核小体的重要成分,其乙酰化与去乙酰化修饰在真核生物基因表达调控中起重要作用。组蛋白乙酰化异常(低乙酰化或高乙酰化)常会引起基因表达紊乱,进而引起疾病的发生。对组蛋白乙酰转移酶(Histone acetyltransferase,HAT)及组蛋白去乙酰化酶(Histone deacetylase,HDAC)的种类,组蛋白乙酰化与去乙酰化与基因表达调控、疾病发生的关系进行了综述。     

组蛋白去乙酰化酶抑制剂与疾病治疗的研究进展

综述了几种组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Histone deacetyltransferase inhibitor,HDACI)及其疗效,以及治疗机理和治疗策略。     

转录组分析组蛋白去乙酰化酶抑制剂TSA对毛白杨悬浮细胞表达谱的影响

组蛋白去乙酰化酶HDAC具有调节细胞增殖、诱导细胞分化、凋亡的作用, 是近年生物学研究热点之一, 而在木本植物方面的作用却鲜有报道。目的本实验用组蛋白去乙酰化酶抑制剂曲古抑菌素A(Trichostatin A, TSA)对杨树悬浮细胞进行处理, 通过改变细胞的组蛋白乙酰化水平, 来探讨其对基因表达谱变化的影响。方法用0.5 μmol/L的TSA处理悬浮细胞, 10 d后收集材料用于RNA-Seq分析, 比较经过TSA处理与对照组的悬浮细胞之间转录组表达差异情况。结果通过显微镜观察发现, 对照组细胞呈均匀椭圆形, 而经过TSA处理后的细胞出现圆形及长条形细胞。通过转录组分析得到4 465个差异表达基因(DEGs), 其中2 363个基因上调, 2 102个基因下调。差异表达基因主要富集在细胞周期、苯丙素生物合成、细胞壁结构成分和乙酰化相关等途径。结论通过分析TSA处理和对照组的悬浮细胞基因表达差异, 发现TSA通过影响组蛋白乙酰化水平直接或间接影响细胞生长、细胞壁组分和细胞周期的相关基因, 为认识组蛋白乙酰化对植物生长发育的影响提供依据。      

猪早期孤雌胚组蛋白乙酰化与组蛋白去乙酰化酶基因mRNA表达水平相关性研究

 【目的】 探讨猪孤雌胚早期发育过程中组蛋白H4K5乙酰化水平与组蛋白去乙酰化酶(HDAC1)基因mRNA表达水平之间的关系。【方法】收集早期猪孤雌胚(2-细胞、4-细胞、桑椹胚和囊胚),运用细胞免疫组化和激光共聚焦显微镜,通过检测这些胚胎的相对荧光强度来评判其H4K5的乙酰化水平;运用实时定量PCR的方法检测猪早期孤雌胚发育过程中HDAC1基因mRNA表达的动态变化。【结果】从2-细胞到囊胚开始,其H4K5的乙酰化均在细胞核内表达,且各阶段表达量逐步提高,至囊胚期达最高(分别为1124.77±127.78、1305.81±184.23、1795.19±318.67及2149.63±529.47),差异显著(P＜0.05);从2-细胞到囊胚,其HDAC1基因 mRNA表达逐步降低(分别为1.00±0、0.91±0.009、0.85±0.008及0.67±0.006),各阶段差异显著(P＜0.05)。【结论】从2-细胞到囊胚,其H4K5的乙酰化水平与HDAC1基因mRNA表达水平之间呈负相关。     

美伐他汀产生菌桔青霉表观遗传调控基因RpdA的克隆及生物信息学解析

为从表现遗传调控的角度对美伐他汀产生菌桔青霉进行分子操作和遗传育种,克隆桔青霉表观遗传调控基因组蛋白去乙酰化酶基因RpdA,对多种真菌的组蛋白去乙酰化酶编码基因序列比较分析,设计简并引物,以桔青霉cDNA和DNA为模板,结合3'-race技术,克隆获取RpdA基因的全长序列,并对其蛋白结构进行生物信息学分析.研究发现:RpdA基因长2 072 bp(GenBank登录号:KC417298),含4个外显子和3个内合子,cDNA开放阅读框长为1 092 bp(GenBank登录号:KC417296),编码639个氨基酸,蛋白结构显示了较为保守的组蛋白去乙酰化酶ClassI家族结构特征.     

毛果杨HDAC基因家族序列及其表达分析

【目的】研究毛果杨组蛋白去乙酰化酶（HDAC）基因家族序列及其对脱落酸（ABA）的应答反应,为HDAC家族基因的功能研究奠定基础。【方法】采用生物信息学方法对毛果杨HDAC家族的16种蛋白进行系统分析;采用实时荧光定量 PCR方法,分析了100 μmol/L ABA叶面喷洒处理后6和24 h毛果杨叶片HDAC家族16个基因的表达情况。【结果】HDAC家族蛋白分析显示,毛果杨HDAC可分为3个亚家族,即RPD3/HDA1、HD2和SIR2亚家族,与拟南芥HDAC蛋白的亲缘关系较近。HDAC家族大多数成员为亲水性蛋白质（HDA912属于疏水性蛋白）,其等电点呈酸性（除了HDA912和SIR2亚家族）。HDAC家族蛋白受磷酸化调节,磷酸化位点主要发生在丝氨酸残基上。绝大部分HDAC蛋白都有不同数目的跨膜螺旋和不同的跨膜方向,而在HD2蛋白中没有发现跨膜区。二级结构分析显示,RPD3/HDA1和SIR2亚家族成员均含有不同比例的α-螺旋、β-折叠片和无规则卷曲,其中无规则卷曲比例达到50%以上（HDA912除外）;而HD2亚家族成员不含有α-螺旋,其二级结构主要以无规则卷曲为主,比例高达80%左右。HDAC家族蛋白主要定位于细胞核内,在细胞质、细胞器及其他膜结构中也有分布,HD2蛋白几乎都定位于细胞核内。RPD3/HDA1和SIR2亚家族成员的三级结构可分为6种类型,预示其生物学功能也可能存在差异。实时荧光定量 PCR分析结果表明,ABA处理6 h显著提高了毛果杨-HDA901、HDA903和HDT-901基因的表达,而ABA处理24 h则会显著降低-HDA907和HDT-901基因的表达。【结论】作为植物特有的一类组蛋白去乙酰化酶,毛果杨HD2亚家族蛋白在序列和结构等多个方面与其他2个亚家族不同。ABA能够调节杨树HDAC家族基因的表达,HDAC家族基因不同成员对ABA的应答反应不同。     

蛋白乙酰化在基因组稳定性维护中发挥重要作用

组蛋白的乙酰化水平直接影响着染色质结构,使它表现出最适物理化学特性,从而保证着遗传物质顺利地被复制。遗传物质只有顺利完整地被复制,生物同一种族间遗传物质才会在数量上高度稳定,生物种族才得以延续。然而目前大量研究已经表明蛋白乙酰化还包括大量非组蛋白乙酰化,还有许多更为复杂的作用。它们不仅仅影响着遗传物质的传递和表达,还在DNA损伤修复中发挥重要作用。该文综述列举了大量组蛋白和非组蛋白乙酰化的例子,并通过这些例子详细阐述了蛋白乙酰化在保持基因组稳定中发挥作用的机制。     

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。     

番茄组蛋白去乙酰化酶HD2家族生物 信息学及表达模式分析

在生物信息学分析和克隆番茄组蛋白去乙酰化酶HD2 亚家族的基础上,探究了HD2 家族在番茄果实 发育阶段的表达模式。结果显示,番茄HD2 家族有3 个成员,其氨基酸序N 端具有典型的MEFWG 五肽基序,中部 为疏水结构域分隔开的两段富含酸性氨基酸的结构域,C 端的序列呈多样性,并且具有C2H2 型锌指结构;亚细胞定 位预测发现该家族成员均定位于细胞核,这与其参与组蛋白修饰功能相一致。表达模式结果显示,HD2 基因家族在 果实发育阶段中具有阶段特异性,推测其在调控番茄的果实发育方面有重要作用。     

西门塔尔牛HDAC1 基因SNP 检测及其与屠宰性状的相关性分析

通过对37头西门塔尔牛第2条染色体上的组蛋白去乙酰化酶1基因(HDAC1)的Intron 4-Intron5、Intron 10-Intron 11和3′非翻译区进行克隆和序列分析,采用SSCP分析方法和PCR产物直接测序的方法,判定SNP基因型,并分析SNP基因型与屠宰性状的相关性。结果发现,西门塔尔牛的HDAC1基因Intron4-Intron 5以及3′端非翻译区没有突变位点;在HDAC1基因Intron 10-Intron 11区存在1个突变位点,该突变位点位于测序结果的110 bp处,为A/G突变,其中AG杂合子频率(48.6%)与纯合子GG/AA频率(51.4%)大致相当,但G等位基因频率(62%)远大于A等位基因出现的频率(38%)。经在37头西门塔尔牛屠宰样品中的背膘厚屠宰性状比较,AA基因型个体的背膘厚显著低于GG和AG型个体,提示G等位基因对生长具有正效应。     

苞叶雪莲总黄酮提取工艺优化及其粗提物抗肿瘤活性

为了明确苞叶雪莲总黄酮提取工艺及其粗提物各段位抗肿瘤活性,采用正交试验优化苞叶雪莲总黄酮提取工艺,再通过组蛋白去乙酰化酶抑制试验初步评价苞叶雪莲粗提物各段位抗肿瘤活性.结果确认提取苞叶雪莲总黄酮的最佳料液比为1 g:25 mL,乙醇体积分数为60％,提取温度为60℃.苞叶雪莲粗提物的正丁醇相对组蛋白去乙酰化酶具有较好的...     

毛果杨组蛋白去乙酰化酶基因PtHDT902在叶枯病应答反应中的功能

研究了毛果杨组蛋白去乙酰化酶(HDAC)基因PtHDT902在水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)和链格孢菌(Alternaria alternata,A.alternata)侵染条件下的表达,以及对链格孢菌引起的叶枯病的抗性功能的探究。研究结果表明：链格孢菌、SA和MeJA处理能够诱导毛果杨叶片中PtHDT902的表达。野生型84K杨(WT)和PtHDT902转基因植株叶片接种链格孢菌7 d后,与野生型相比,转基因植株的叶片感病程度较严重,表明PtHDT902基因在84K杨中的过量表达降低了植株对链格孢菌的抗性;抗病相关基因PR1-1、PR4以及JA合成相关基因LOX在转基因植株叶片中的表达量明显低于野生型的叶片,而JA合成途径的抑制因子JAZ10在转基因植株叶片中的表达量高于野生型。研究结果证明,PtHDT902在杨树响应链格孢菌侵染的过程中具有重要的作用。     

组蛋白乙酰化对灵芝生长、灵芝多糖和灵芝酸生物合成的影响

【目的】组蛋白乙酰化修饰对真菌生长发育和次级代谢合成具有重要的调控作用。研究组蛋白乙酰化对静置培养的灵芝生长发育和主要代谢物合成的影响,为表观遗传手段提高灵芝多糖和灵芝酸生物合成提供理论依据。【方法】采用液体振荡-静置两阶段法培养灵芝。在静置培养阶段添加不同浓度（0、0.6、60、120和180 μmol·L ^-1）辛二酰苯胺异羟肟酸（SAHA）,采用常规方法测定或观察灵芝生物量、糖消耗、上层菌丝膜形成、菌丝体形态、灵芝孢子生成以及灵芝酸和灵芝多糖生物合成,利用蛋白免疫印迹技术测定灵芝组蛋白乙酰化水平;利用qRT-PCR技术对灵芝多糖（ugp、gls和pgm）、灵芝酸（hmgr、sqs、se和ls）生物合成关键基因以及灵芝全局调控因子相关基因（vet和LaeA）进行表达分析。【结果】SAHA处理使灵芝组蛋白H4乙酰化水平提高,最高为对照组的1.6倍;抑制了灵芝菌丝体生长和色素产生,改变了菌丝体的形态。灵芝孢子的形成也受到抑制,且SAHA浓度越大,抑制程度越明显。SAHA处理显著增加了灵芝多糖的产量,最高增加50%;灵芝酸生物合成受到抑制,与对照相比降低13%—27%;qRT-PCR分析结果表明SAHA处理下灵芝多糖与灵芝酸合成关键酶基因表达均有不同程度上调,其中灵芝多糖合成关键酶基因提升1.5—3.5倍,灵芝酸合成关键酶基因提升1.8—12.1倍;灵芝全局性调控因子vet和LaeA的表达被抑制,仅为对照组的11.30%—62.4%。【结论】组蛋白乙酰化可通过灵芝全局调控因子调控灵芝生长发育进而影响灵芝酸生物合成,同时组蛋白乙酰化对灵芝多糖生物合也有影响。     

组蛋白去乙酰化抑制剂诱导羽衣甘蓝小孢子胚状体发生和植株再生

羽衣甘蓝是2年生植物,2年完成1个有性生殖世代,游离小孢子培养是加快其纯合化的有效途径。但是由于羽衣甘蓝小孢子培养的诱胚率低,使其难以育种应用。组蛋白乙酰化是一种重要的表观遗传学机制,影响小孢子发育途径,促进小孢子胚状体发生。本研究分别用不同浓度的组蛋白去乙酰化抑制剂辛二酰苯胺异羟肟酸和曲古菌素A处理羽衣甘蓝红斑鸠的小孢子,以诱导胚状体发生。结果表明,辛二酰苯胺异羟肟酸浓度为0.075μmol/L时,红斑鸠获得最多胚状体,为每个花蕾获得20.24个胚状体,同时直接成苗率也达到最高,为16.07%。曲古菌素A浓度为0～0.150μmol/L时,红斑鸠的胚状体发生率和直接成苗率都降低。适当浓度的辛二酰苯胺异羟肟酸可以促进羽衣甘蓝红斑鸠小孢子胚状体发生和直接成苗率,而0～0.150μmol/L曲古菌素A对羽衣甘蓝红斑鸠胚状体的发生和直接成苗率有抑制作用。     

组蛋白去乙酰化酶在杨树根再生和生长中的功能

组蛋白去乙酰化酶(HDAC)在植物生长和发育过程中具有十分重要的调控作用。目前,关于HDAC的研究主要集中在草本植物,而关于木本植物的HDAC功能研究鲜有报道。以84 K杨(银白杨×腺毛杨)和小黑杨2种杨树组培苗为供试材料,在培养基中添加0、1、5μmol/L浓度的组蛋白去乙酰化酶抑制剂曲古抑菌素(TSA),研究TSA对杨树根再生和生长的影响。结果表明,TSA处理明显抑制2种杨树根的再生和生长,TSA浓度越高,对组培苗根的再生和生长的抑制作用越大。研究结果对于通过根系改良提高杨树对水分和营养物质的利用率、增强杨树抗逆性具有十分重要的意义。     

同步化处理后小鼠成纤维细胞表观遗传水平的相对定量分析

供体细胞的同步化处理可能改变其表观遗传特性,进而影响胚胎的克隆效率。研究同步化处理对小鼠胎儿成纤维细胞(mouse embryonicf ibroblasts,MEFs)组蛋白H3K9甲基化、乙酰化及组蛋白H3K4单甲基化、三甲基化表达的影响。分离培养MEFs,增殖稳定的第3代MEFs分别用5mL/L血清饥饿处理4d或15mL/LDM-SO处理2d使细胞处于增殖抑制期,通过免疫组化染色和Image-J图像处理软件,相对定量比较不同处理情况下组蛋白H3K9甲基化、乙酰化和组蛋白H3K4单甲基化、三甲基化变化情况。Ki-67染色检测结果表明,两种同步化处理可使细胞处于G0期或G1期。DMSO处理使MEFs组蛋白H3K9乙酰化表达水平升高,而5mL/L血清饥饿处理则使其表达水平下降;此外,两种同步化处理均导致组蛋白H3K9甲基化和H3K4单甲基化表达下降,但不影响组蛋白H3K4三甲基化的表达水平。研究结论表明:同步化处理可改变MEFs组蛋白乙酰化和甲基化表达水平,进而有可能影响胚胎克隆效率。     

哺乳动物体细胞核移植后核重编程的研究进展

介绍了核移植后核重编程的机制,并讨论了核移植重编程中DNA甲基化和组蛋白乙酰化对核移植胚胎的影响。     

组蛋白H2B泛素化修饰研究进展

组蛋白翻译后修饰包括乙酰化、磷酸化、甲基化、泛素化和糖基化等。其中,组蛋白泛素化可能与基因的转录调控、异染色质的基因沉默、DNA修复等有关。笔者介绍了组蛋白H2B的泛素化机制及其意义。     

表观重编程与体细胞克隆动物异常

从表观重编程的两大主要机制(DNA甲基化和组蛋白乙酰化)入手,对体细胞克隆动物的表观重编程异常展开了综述。     

5-aza-2′脱氧胞啶联合组蛋白乙酰基转移酶抑制剂LAQ对体外RD-ES细胞的抑制作用

研究5-杂氮-2'-脱氧胞啶(5aza-CdR)联合组蛋白乙酰基转移酶(HDAC)抑制剂LAQ对体外RD-ES细胞的抑制作用。体外培养人尤文氏瘤细胞株RD-ES,观察不同浓度5aza-CdR联合HDAC抑制剂LAQ对RD-ES细胞的生长抑制作用。本实验表明HDAC抑制剂能增强5aza-CdR对RD-ES细胞抑制作用,且呈量-效关系,LAQ对RD-ES细胞系的IC50值是8 ng/mL,5aza-CdR联合LAQ对体外RD-ES细胞的抑制作用显著,并与瘤抑制基因ECAD和TSLC1的表达密切相关。5-az,a-2'脱氧胞啶联合HDAC抑制剂LAQ对RD-ES细胞生长有明显的抑制作用。