新型组蛋白赖氨酸酰基化修饰调控的基因转录及疾病

染色质是人类遗传信息的载体,位于染色质上的基因在不同的时空条件下的精准表达调控与DNA的可接触性和染色质相关复合物的密切关联。组蛋白是染色质的重要组成成份,组蛋白上的多种化学修饰,例如乙酰化、甲基化和磷酸化等构成组蛋白密码,实时调控染色质的开放程度及转录调节复合物与染色质的结合,导致基因转录的激活或抑制。随着高分辨率质谱和专一性化学修饰抗体制备技术的提高,一系列新型组蛋白赖氨酸酰基化修饰,例如巴豆酰化、乳酸酰化和琥珀酰化等被发现,进一步扩展了组蛋白密码的多样性,显著增加了组蛋白密码调控基因转录的复杂性。本文着重概述了新近发现的赖氨酸巴豆酰化、乳酸酰化、琥珀酰化、异丁酰化、甲基丙烯酰化和异烟酰化等新型组蛋白赖氨酸酰基化修饰的书写、阅读及擦除的动态调控分子机制,总结了这些组蛋白酰基化修饰在基因表达中的功能及调控机制,阐述了新型组蛋白酰基化修饰与人类疾病的关联,提出新型组蛋白酰基化修饰研究面临的挑战和未来研究的方向。

亚硝酸盐添加对土壤硝化和反硝化基因转录活性及N_(2)O排放的影响

设施菜田土壤氧化亚氮(N_(2)O)脉冲式排放期间通常伴随着亚硝酸盐( NO_(2)^(-))的大量积累,为揭示NO_(2)^(-)对设施菜田土壤N_(2)O排放的影响机制,以两种典型蔬菜种植区土壤(碱性土壤/酸性土壤)为研究对象,通过室内培养试验,对比厌氧和好氧培养条件下添加NO_(2)^(-)后两种土壤无机氮转化与N_(2)O、氮气(N_(2))和二氧化碳(CO_(2))等气体排放,以及氨氧化单加氧酶α亚基调控基因(amoA)、亚硝酸盐还原酶调控基因(nirK和nirS,统称nir)和N_(2)O还原酶调控基因(nosZ)的丰度和转录情况。结果显示:受pH等环境因素影响,土壤中 NO_(2)^(-)含量并不一定与N_(2)O排放之间存在相关性,但添加NO_(2)^(-)的处理显著增加了两种土壤的N_(2)O排放量和N_(2)O/(N_(2)O+N_(2))指数(IN_(2)O)(P<0.05)。碱性土壤中,60 mg·kg^(-1)外源 NO_(2)^(-)对土壤CO_(2)排放无明显抑制作用,厌氧培养条件下nirK基因、好氧培养条件下amoA和nirS基因均出现了添加 NO_(2)^(-)后转录拷贝数显著高于空白处理的现象,而nosZ基因无此现象。酸性土壤中,amoA转录活性整体较低,好氧空白处理时nirS基因转录拷贝数随培养时间的延长而增加(P<0.05);60 mg·kg^(-1)外源NO_(2)^(-)明显降低了酸性土壤的CO_(2)排放量、相关基因的丰度及转录拷贝数。上述结果显示,土壤中积累的NO_(2)^(-)会通过诱导nir基因转录与N_(2)O还原酶竞争电子和抑制N_(2)O还原酶活性等途径,增加土壤的IN_(2)O,影响有氧条件下N_(2)O的排放途径,研究结果将为探索设施菜田土壤氮素高效利用和N_(2)O减排提供科学依据。

单分子磁镊旋转操控和基因转录调控动力学

基因转录调控是生命体调节基因表达的重要过程,是保证遗传信息可控传递和维持基因组稳定性的关键步骤.单分子技术的发展为分子水平上探索基因转录调控动力学机制提供了新的研究范式,有力地推动了基因转录调控规律方面的研究进展.本文着重介绍了依据单分子磁镊旋转操控技术发展起来的操控超螺旋DNA的技术,借助超螺旋DNA的“放大”特点,实现了对DNA双螺旋动态打开过程的高通量、单碱基精度的测量;随后,介绍了单分子磁镊旋转操控技术在基因转录调控动力学研究中的应用情况,通过实时监测转录泡结构,实现对转录起始、延伸和终止等阶段的动力学表征,建立了一系列新的转录调控模型;最后,介绍了单分子磁镊旋转操控和单分子荧光成像技术联用方案,为研究复杂体系中的基因转录调控动力学机制提供了新的范式和范例.

双噪声激励下的基因转录调控系统的稳态分析

鉴于噪声对生物系统的基因转录调控有着重要的影响作用,研究了乘性高斯白噪声和加性Lévy噪声共同激励下的基因转录调控系统的动力学特性。首先借助Janicki-Weron算法模拟出Lévy噪声,然后利用四阶Runge-Kutta算法计算出蛋白质浓度的稳态概率密度函数,并通过绘制其图像对系统的动力学行为进行稳态分析。研究发现:高斯噪声强度、Lévy噪声强度、稳定性指标、偏斜参数均会诱导蛋白质浓度发生相变现象,且这些参数指标的增大会使基因转录调控系统逐渐从“开启”状态转变为“关闭”状态。

可变剪接在基因转录中的作用机制及其在头颈部鳞状细胞癌中的研究进展

可变剪接的失调可能导致不同癌症在多种病理状态下的剪接缺陷,在癌症诊断和治疗过程中可变剪接事件可能作为潜在的分子标志物。可变剪接不仅增加了人类蛋白质的复杂性,还造成了转录组和蛋白质组表达的多样性。一个基因的不同编码区以不同的方式剪接导致该基因的多种转录状态,最终的蛋白产物可能会具有不同的甚至相互拮抗的功能和结构特征,影响肿瘤的发生、发展。在头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)中也发生可变剪接事件,该文就HNSCC中发生可变剪接事件及其机制进行综述。

酵母内含子在基因序列中的分布对基因转录效率的影响

对酵母中高效转录和低效转录基因内含子序列寡核苷酸使用情况的对照分析 ,显示两类内含子的序列结构有差异 ,并且高效转录基因内含子序列含有较多潜在的转录因子结合位点 ,由此推测内含子可能参与基因转录的调控 .这个结论有待更多的数据证实 .对内含子和外显子在两组基因序列中的分布 (长度、位置等 )进行详细比较分析后显示 ,高效转录基因内含子和低效转录基因内含子的长度有比较明显的界限 .两组基因中外显子长度的均值虽然有些差异 ,却没有明显的界限 .基因序列长度与外显子长度的情况相似 .虽然内含子的相对位置在两类基因中都很靠近 5′端 ,但是从实际位置看 ,高效转录基因中比较多的内含子很靠近基因的 5′端 ,有些则位于 5′ UTR区域 .这些结果提示 ,基因的转录效率与内含子的长度有关 ,与外显子及基因序列的长度无关 ,内含子的位置也可能影响转录效率 ,内含子对基因转录的调控可能与基因上游的转录调控有关联 。

组蛋白乙酰化/去乙酰化与染色质结构及基因转录调控的关系

在真核生物中,组蛋白是染色质基本结构——核小体中的重要组成部分,其N末端氨基酸残基可发生乙酰化等共价修饰。组蛋白的乙酰化是一可逆的动态过程,而其稳定状态的维持则是多种组蛋白乙酰基转移酶(HATs)和去乙酰基酶(HDACs)共同作用的结果。这种可逆的乙酰化修饰作用可使染色质结构发生动态的改变,并对基因的转录产生相应的影响。

红莲型细胞质雄性不育水稻线粒体atp6基因转录本的编辑位点研究

以红莲 (HL)型水稻细胞质雄性不育系A、保持系B及杂种一代F1为材料 ,首次比较研究了红莲型水稻线粒体atp6基因转录本的编辑位点及各位点的编辑频率 .结果表明atp6基因的转录本有 18个编辑位点 ,其中有 15个发生在密码子的第一和第二位点上 ,这些位点的编辑最终会导致氨基酸种类的变化 .18个编辑位点在A、B和F1中没有差异 ,但各位点的编辑频率在引入了核恢复基因的条件下发生了较大的变化 ,完全编辑的比例增加 .这些结果首次证明HL型细胞质雄性不育与线粒体atp6转录本的编辑有一定相关性 。

黄芪对小鼠病毒性心肌炎细胞凋亡及bcl-2/bax基因转录的影响

目的 :探讨黄芪对实验性病毒性心肌炎细胞凋亡及 bcl- 2 / bax基因的影响。方法 :Balb/ c小鼠 2 4只腹腔感染柯萨奇病毒 B3(CVB3)后随机分成 2组 :黄芪治疗组 (每天腹腔注射黄芪注射液 1 0 g/ kg)及对照组 ,第 8天取心脏标本 ,进行病理学检查、细胞凋亡 TUNEL 法检测以及逆转录聚合酶链反应 (RT- PCR)分析 bcl- 2和 bax m RNA的表达水平。结果 :1黄芪治疗组病变积分明显低于对照组 (P <0 .0 1 ) ;2黄芪治疗组心肌细胞凋亡指数 (AI)明显低于对照组 (P <0 .0 1 ) ;3黄芪治疗组心肌组织 bcl- 2的 m RNA的相对表达量明显高于对照组 (P <0 .0 1 ) ,bax m RNA的相对表达量无明显改变 (P >0 .0 5 ) ,bcl- 2m RNA/ bax m RNA比值则明显增高 (P <0 .0 5 )。结论 :黄芪可通过上调病毒性心肌炎小鼠心肌组织 bcl- 2的基因转录 ,抑制细胞凋亡 。

MDV感染B19、B21单倍型SPF鸡外周血淋巴细胞BLec1、BNK及细胞因子基因转录水平比较

本研究旨在揭示BLec1、BNK及细胞因子在B21和B19两种单倍型鸡对马立克病(MD)抗性差异中的可能机制。分别对B21和B19单倍型1日龄鸡腹腔接种马立克病毒(MDV)超强毒株,在攻毒后不同时间检测鸡外周血淋巴细胞中BLec1、BNK及IFN-γ、IL-4、IL-10和IL-18的基因转录水平。结果显示,在第4、7天,两种鸡BNK、BLec1和4种细胞因子水平表现出不同程度的降低。在第10天,B21单倍型鸡中BNK、BLec1、IFN-γ、IL-4和IL-18基因转录量出现不同程度的升高,而B19单倍型鸡中细胞因子转录水平有所下降。在第13天,B21单倍型鸡中BNK、BLec1、IL-18和IL-10基因转录量表现出不同程度的升高,而B19单倍型鸡中则有所下降。以上结果总体表明,MD耐受型鸡在感染沉默期BNK、BLec1和细胞因子转录量高于敏感型,不同遗传基因型鸡对MD的抗性差异与耐受基因及细胞因子的转录情况有着密切的关系。

稀土对红豆杉细胞中紫杉烯合成酶基因转录的影响

采用NorthernBlot和高效液相色谱 ,对稀土作用后紫杉烯合成酶基因的转录以及紫杉醇量的变化进行分析。红豆杉细胞于对数生长期紫杉烯合成酶基因转录水平最高。(NH4) 2 Ce(NO3) 6 能有效地提高紫杉烯合成酶基因的转录 ,并促进紫杉醇的合成。

组蛋白修饰酶对基因转录的调控

基因在转录过程中,需招募多种组蛋白修饰酶来对组蛋白进行化学修饰,这些化学修饰包括:组蛋白的甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化和SUMO化等。大多数组蛋白修饰酶能与不同的转录因子形成复合物,并引起组蛋白和DNA之间相互作用的改变,从而调控基因的转录。本文总结了各种组蛋白修饰酶复合物的组成、结构及功能方面的研究进展。

血管紧张素Ⅱ对大鼠下丘脑内血管升压素基因转录的影响

实验在雄性ＳＤ大鼠中进行，用核酸斑点杂交技术观察下丘脑组织中血管升压素（ＡＶＰ）基因转录水平变化，用异羟基洋地黄毒甙（ＤＩＧ）标记的２６个碱基长寡聚核苷酸作为检测探针。实验中观察到，用渗透压微泵向大鼠侧脑室内连续注射微量血管紧张素Ⅱ（０．２ｎｍｏｌ／ｈ）２ｄ后，可引起动物饮水量显著增加，下丘脑组织中ＡＶＰ基因转录水平升高，但无统计学显著意义。将实验动物每日饮水量限制在与对照动物相同的每日饮水量之后，侧脑室内注射ＡＮＧⅡ可导致下丘脑组织中ＡＶＰ基因转录水平显著升高。另外，给动物饮用２％ＮａＣｌ溶液或禁水后，也观察到下丘脑组织中ＡＶＰ基因转录水平升高。脑室内连续注射ＡＮＧⅡ受体拮抗剂Ｄｕｐ７５３（０．９ｎｍｏｌ／ｈ，６ｄ），或腹腔内注射血管紧张素转化酶抑制剂巯甲丙脯酸（Ｃａｐｔｏｐｒｉｌ５ｍｇ／（ｋｇ·ｄ）），不能阻断高渗刺激或禁水引起的下丘脑ＡＶＰ基因转录水平升高效应。上述实验结果表明，脑室内给予ＡＮＧⅡ可以使ＡＶＰ基因转录水平升高，在限制饮水的情况下，ＡＮＧⅡ的这种效应更为显著。另外，禁水引起的ＡＶＰ基因转录水平升高效应，看来并不需要内源性ＡＮＧⅡ参与。

胰岛素与福辛普利对血管紧张素Ⅱ受体1基因转录影响的实验

[目的]观察长期注射胰岛素(INS)及喂食福辛普利对自发性高血压大鼠(SHR)血压、血浆INS浓度、血浆血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)浓度、心肌AngⅡ含量及心肌血管紧张素Ⅱ受体1(AT1-R)基因转录的影响。[方法]32只10周龄SHR随机分为4组,1A组:注射INS(5U·kg^(-1)·d^(-1)),服福辛普利(5mg·kg^(-1)·d^(-1));2A组:注射蒸馏水(0.05mL·kg^(-1)·d^(-1)),服福辛普利(5mg·kg^(-1)·d^(-1));1B组:注射INS(5U·kg^(-1)·d^(-1)),服安慰剂(5mg·kg^(-1)·d^(-1));2B组:注射蒸馏水(0.05mL·kg^(-1)·d^(-1)),服安慰剂(5mg·kg^(-1)·d^(-1))。实验前及实验中每2周测大鼠尾动脉血压,9周后抽血并处死动物取材,测量血浆INS、血浆AngⅡ、心肌AngⅡ含量及心肌AT1-RmR-NA水平。[结果]注射INS的1A、1B两组血浆INS较注射蒸馏水的2A、2B两组高(P<0.01);1A与1B间及2A与2B组间SHR的血压、心肌AngⅡ含量、心肌AT1-R mRNA比较无显著性差异(P>0.05);用福辛普利的1A、2A两组SHR的血压、心肌AngⅡ含量及心肌AT1-R mRNA水平均较服安慰剂的1B、2B两组低(P<0.05);1A组与2A组血浆AngⅡ浓度比较无显著差异(P>0.05);1B组血浆AngⅡ浓度显著高于2B组(P<0.05)。[结论]长期注射INS对SHR血压、心肌AngⅡ含量及心肌AT1-R基因转录水平均无显著影响;

微波辐射对培养的人视网膜色素上皮细胞基因转录的影响

目的 研究微波辐射与未辐射人视网膜色素上皮细胞 (h TERT- RPE1)应激和凋亡相关基因转录的差异 .方法 应用基因芯片技术对 2 4 5 0 MHz微波辐射、未辐射的视网膜色素上皮细胞的 m RNA进行检测 .结果 在 10 1条有关应激和凋亡的目的基因中发现有 3条基因转录增加 ,有 2条基因转录降低 .

从IL-2和Bcl-2基因转录水平探讨模拟失重鼠T淋巴细胞功能改变的机制

为探讨模拟失重条件下Ｔ淋巴细胞功能改变的机制，观察了小鼠脾脏Ｔ淋巴细胞增殖能力（ＭＴＴ比色法）、ＩＬ－２产生（生物学测定法）、ＩＬ－２基因（点杂交）和Ｂｃｌ－２癌基因（逆转录ＰＣＲ）转录的变化。结果显示：（１）模拟失重７、１４ｄ小鼠脾脏Ｔ淋巴细胞增殖能力和ＩＬ－２的产生降低，１４ｄ时有显著性（Ｐ＜０．０１）。表明模拟失重降低Ｔ淋巴细胞功能。（２）模拟失重７、１４ｄ小鼠脾脏Ｔ淋巴细胞ＩＬ－２和Ｂｃｌ－２基因转录水平降低，１４ｄ时有显著性（分别为Ｐ＜０．０５和Ｐ＜０．０１）。表明模拟失重通过抑制ＩＬ－２基因转录抑制ＩＬ－２的产生，ＩＬ－２和Ｂｃｌ－２基因对模拟失重引起的Ｔ淋巴细胞功能的降低起一定的作用。

清热活血健脾中药对大鼠肝癌基因转录差异的调整

目的:观察中药抑癌扶正行气活血方(全方)及其不同治法的拆方:清热方、活血方、健脾方对肝癌大鼠的作用和对肝组织基因转录的整体调节作用.方法:采用二乙基亚硝胺(DEN)诱发大鼠肝癌,设正常组、模型组、不同中药组及FT-207组对照,分别观察各组大鼠生存率、肝、体、肝/体及肝组织的病理、甲胎蛋白(AFP)免疫组化变化;以及采用DDPCR技术显示正常肝组织与模型组肝癌组织中呈差异转录的cDNA片段,Northernblot验证这些cDNA片段在各组中转录的差异,并将呈差异转录的cDNA片段进行克隆与测序.结果:全方其及拆方均能不同程度地改善肝癌大鼠的一般情况,提高大鼠的生存率.各拆方中以清热组与活血组为优;全方其及拆方均能不同程度地抑制肿瘤的生长及肝脏AFP的合成,其中以全方组与清热组为优;采用DDPCR结合Northernblot筛选出在各组中呈显著差异转录的9个阳性cDNA片段,经与Genbank比较4个为新的基因,且这9个基因在肝癌发生与转归中的作用至今未见报道;全方及其拆方对这些基因的转录水平有不同程度的调节作用,其中DD29下调57-78%,DD11、DD25也有下调至60%和78%,使基因转录水平接近正常肝组织.结论:全方及其不同治法的拆方中药对大鼠肝癌具有直接治疗作用,能不同程度地广泛地调控肝组织(含肝癌组织)有关基因的转录水平.

电针对高血压性脑出血大鼠海马Gi_2α、Gi_3α基因转录的影响

目的:从基因转录水平研究电针对高血压性脑出血的治疗作用及其可能作用机制。方法:双肾双夹法复制易卒中型肾血管性高血压模型,以胶原酶加肝素脑内注射诱发脑出血,建立高血压性脑出血大鼠模型。运用Northernblotting分子杂交技术动态检测电针治疗后不同时相点脑出血大鼠海马Gi蛋白α亚基基因转录水平。结果:模型组大鼠海马Gi2αmRNA、Gi3αmRNA表达明显减弱,其中以Gi2αmRNA表达下降更为明显。电针治疗后,大鼠海马Gi2αmRNA、Gi3αmRNA表达均呈现不同程度的增强,并随着时间的推移而逐渐趋于恢复。结论:电针水沟、内关、足三里穴治疗脑出血的作用机制可能与上调脑组织Giα基因转录水平,使Giα蛋白合成增加,进而减轻了紊乱的信号转导系统对脑组织引起的损害等作用有关。

人皮肤成纤维细胞中α1(Ⅰ)前胶原基因转录调控研究

为寻找纤维化形成中调控人Ⅰ型前胶原基因高水平转录的启动序列及其DNA结合蛋白 ,以人皮肤成纤维细胞α1(Ⅰ )前胶原基因转录起始点上游 - 2 5kb至 + 4 2bp的片段为靶序列 ,采用PCR、基因重组、报告基因测活、细胞基因转染技术比较不同长短启动子活性 .凝胶滞留实验 (EM SA)研究高启动活性片段相应的DNA结合蛋白 .基因转染高活性转录因子识别序列至靶细胞 ,探讨前胶原基因激活阻断的新手段 .结果表明 ,- 2 4 83～ + 4 2bp、 - 2 6 8～ + 4 2bp序列具有强启动调控活性 ,而 - 10 5～ + 4 2bp片段启动活性最低 .EMSA对高启动活性小片段DNA结合蛋白的分析提示 ,- 2 6 8～ + 4 2bp序列中存在转录因子Ap 1、Sp 1、NF 1的特异结合位点 .转染高活性转录因子识别序列Ap 1、Sp 1至靶细胞可竞争性阻断胶原基因启动转录激活 .研究提示 ,人α1(Ⅰ )前胶原基因 - 2 4 83～ + 4 2bp、 - 2 6 8～ + 4 2bp片段有高启动活性 .转录因子Ap 1、Sp 1、NF 1与 - 2 6 8～ + 4 2bp序列中相应识别序列的结合与其基础高转录活性有关 .转染高活性转录因子识别序列Ap 1、Sp

小檗碱对大肠杆菌基因转录抑制作用的实验研究

目的:对小劈碱(BBR)对大肠杆菌的抑制作用的分子靶点进行探讨。方法:鉴于BBR对DNA结合的偏好性,本文从基因转录表达水平对BBR的大肠杆菌生长抑制作用靶点进行实验研究。结果:BBR对于大肠杆菌基因上游调控元件UP element具有较强的亲和力,而在此元件地转录起始区含有TATA碱基序列。进一步对启动子上游含有UP element调控元件的基因sulA、recA、16S和启动子上游不含UP element调控元件的基因lpxC、secG、mutT的mRNA表达比较表明,BBR抑制sulA、recA、16S的表达,对lpxC、secG、mutT无明显作用,提示TATA序列是BBR的作用靶点。结论:本结果对从基因转录水平探讨BBR抑菌作用提供了新思路。