组蛋白H3变体H3.3及其在细胞重编程中的作用

组蛋白是真核生物中一类进化上相对保守的蛋白质。由组蛋白八聚体及缠绕其上的DNA构成的核小体是真核生物染色质的基本组成单位。核小体使DNA保持固缩状态,既能维持基因组的稳定性,又能保证DNA序列可以正确地进行复制、转录、重组和修复。核小体调控细胞的生物过程除了通过组蛋白翻译后修饰,还可以通过组蛋白变体替换的方式进行。研究发现,组蛋白H3变体H3.3与常规组蛋白H3尽管仅有几个氨基酸的区别,但H3.3却能由特异的分子伴侣介导,整合进入染色质的特定区域,从而发挥不同的作用。同时,H3.3作为一种母源因子在正常受精和体细胞核移植等细胞重编程过程中也发挥着重要作用。本文总结了H3.3的结构特点和富集情况,探讨了特异的分子伴侣及其在细胞重编程中的作用,以期为提高体细胞重编程效率提供新思路,为体细胞重编程的应用奠定基础。

基于CDIO模式的组织学与胚胎学教学改革

组织胚胎学是医学教学中的基础内容,所授知识是后续医学相关课程的学习基础。因此,对于组织学与胚胎学的教学具有重要意义。随着时代的不断发展,教育目的更加关注了对学生自身素质的教育,从卓越医生的培养目标出发,考虑引入国际优秀教育理念以弥补传统教学方式的不足,而CDIO符合这种需求,CDIO教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果,考虑把CDIO模式引入到组织胚胎学课程教学体系中,从教学内容、教学方法、考核考试等多方面提出有效的教学改革措施,建立一种基于CDIO的组织胚胎学教学模式。这种教学模式可以提高学生的学习热情,对培养学生的综合实践能力起到积极的作用,是解决目前组织胚胎学课程教学中遇到的问题较好的解决方法。

父源基因组重编程中组蛋白变体的作用

卵母细胞具有重编程精子基因组以确保胚胎正常发育的能力。精子入卵后,父源基因组会经历组蛋白替换鱼精蛋白,全基因组去甲基化等过程,从而启动胚胎发育。组蛋白H3的变体H3.3可以替换核小体中的典型组蛋白H3.1和H3.2,从而修饰染色质结构和影响基因表达。在早期胚胎发育过程中H3.3的缺失将导致染色体的过度凝集和错误分离。我们综述了组蛋白变体H3.3及其分子伴侣在精子发生、受精和早期胚胎发育中的作用,特别是H3.3对父源基因组重编程的重要性,这对理解受精后全能性合子的形成及着床前发育具有重要意义。

表观调控rDNA转录的研究进展

rDNA是控制细胞核糖体生物合成的串联重复基因,影响着整体蛋白质的翻译水平,与细胞生长代谢息息相关.由于rDNA序列具有多拷贝的重复特征,其转录除了受一般转录机制的调节外,还受多重表观调控机制的调节,精细调控着rDNA的转录状态.一般认为rDNA分为活跃和沉默两种状态,分别与活跃染色质标记和异染色质标记相关.近些年来,发现一种平衡态rDNA的存在,更加丰富了rDNA表观机制的研究.H3.3是一种H3组蛋白变体,是近些年来的研究热点,已有报道H3.3可能在分子伴侣HIRA的介导下整合进入活跃rDNA,然而沉默rDNA的维持是否也与H3.3的作用相关需要更多的探索.CTCF是rDNA重复单元间的绝缘子成分,与H3.3相关但并不清楚是否也调控着rDNA的转录.该综述讨论了几种调控rDNA表观状态的机制,并对可能参与该过程的新机制提出了设想.

核糖体DNA转录的表观调控与肿瘤发生

近年来,表观遗传机制的研究结果提示核糖体DNA (rDNA)表观调控机制的缺陷可能诱导肿瘤发生。ATRX/DAXX复合物通过介导H3.3的H3K9me3修饰,建立和维持rDNA转录沉默。ATRX/DAXX基因在部分肿瘤中经常发生突变,可能刺激rDNA转录而促进肿瘤发生发展。本文主要阐述rDNA转录表达异常对肿瘤发生的促进作用,介绍rDNA基因转录的表观遗传调控机制,以期为针对rDNA转录调控机制的药物研发提供新的理论支持。

母源物质对重编程作用研究进展

卵母细胞发生过程中会积累大量的物质,即所谓的母源物质(maternal materials),自然状态下,这些母源物质对受精以及之后的发育具有重要的生物学功能。雌雄配子融合后,精子核与卵母细胞中单倍体染色体组均会发生剧烈的表观遗传修饰变化,这个过程也同样发生在体细胞核移植到卵母细胞质之后,这种变化被称之为重编程。重编程奠定了新个体发生发育全部程序的基础,因此是一个备受重视的生物学过程。重编程包括DNA去甲基化、染色质重塑和组蛋白修饰等。受精后,卵母细胞与精子的基因组均会在一定时间和空间范围内经历相应的重编程过程,清除各自基因组在配子形成中保留的表观遗传学修饰,调控基因表达并形成正常发育的全能性胚胎。受精后,卵母细胞成熟中积累的多种母源物质聚集在雄原核周围,调控其基因组的重编程。体细胞核移植胚胎中供体细胞核注到去核卵母细胞后也将在卵母细胞中蛋白质、mRNA、酶类等母源物质的作用下进行重编程。现总结了母源物质对雄原核及供体细胞核重编程作用的研究进展,并探讨了母源物质作用的可能机制。

组蛋白去甲基酶UTX在发育和疾病中的作用

UTX(ubiquitously transcribed tetratricopeptide repeat,X chromosome)是抑制性组蛋白H3K27me3的特异性去甲基化酶,和甲基转移酶PRC2共同调控H3K27me3。此外,UTX也是组蛋白H3K4甲基转移酶MLL3/MLL4的组成部分。UTX参与胚胎发育、HOX基因的表达和重编程等生命过程。在歌舞伎综合征中,UTX突变是关键的致病因素。同时,UTX作为肿瘤抑制因子参与多种实体肿瘤和血液肿瘤的产生。该文总结了UTX在正常发育和疾病发生中的作用及近期研究的重大突破,并结合我们的研究探讨了UTX对体细胞重编程的影响。

m^(6)A修饰的调控机制及其在发育和干细胞中的功能研究进展

N6-甲基腺嘌呤(m^(6)A)作为真核生物RNA上的一种重要的表观遗传修饰,拥有众多的识别蛋白,形成了复杂多样的调控网络,在调控生物体的生长发育以及疾病的发生中有着重要的作用。该文对m^(6)A以及其检测方法和阅读蛋白进行简要介绍,着重讨论了m^(6)A在干细胞干性维持以及胚胎发育中的生物学功能,总结了m^(6)A与其他分子修饰的联系,讨论了rRNA上的m^(6)A修饰,最后对m^(6)A可能参与的其他生物学过程进行了展望。

细胞重编程中的线粒体自噬

线粒体为细胞生命活动提供主要的能量来源,其线粒体DNA可以复制传递自身的遗传物质。线粒体能自我更新以替代受损或者衰老的线粒体。线粒体自噬是一种通过自噬方式选择性清除受损或不需要的线粒体的过程。在已分化的细胞和具有多潜能性的早期胚胎或干细胞中,线粒体的形态、分布和代谢方式均不同。现综述了线粒体在早期着床前胚胎、多潜能干细胞和核移植胚胎中的变化,重点讨论了线粒体自噬在早期胚胎发育和体细胞重编程中的作用。

核糖体基因转录与体细胞重编程的研究进展

核糖体DNA(ribosomal DNA,rDNA)是指编码核糖体RNA的DNA序列,通常以串联重复的形式存在于细胞核的核仁位置。由RNA聚合酶I(RNA polymerase I,Pol I)介导的rDNA转录是核糖体生物合成的关键步骤,直接影响细胞的生长和增殖。在哺乳动物细胞中存在多种信号途径通过调控Pol I影响rRNA的转录,如mTOR、MAPK及PI3K途径。研究表明,体细胞核移植胚胎中的rDNA重编程效率是由它们的供体细胞中rDNA转录活性决定的。体细胞重编程是指分化的体细胞在特定的条件下被逆转恢复到全能性状态或多能性状态。目前体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer,SCNT)和诱导多能干细胞(induced pluripotential stem cells,iPSCs)是2种研究较多的重编程方式。成功地将体细胞基因组重新编程到全能性,既要持续沉默体细胞特异性基因,又必须激活必要的多潜能基因。与正常受精胚胎相比,核移植胚胎存在发育率低下的问题。SCNT胚胎的功能核仁发育延迟,rDNA去甲基化,这些可能是其发育率低的重要原因。该文总结了Pol I途径调控rDNA转录的研究进展,分析了rDNA转录活性在早期胚胎发育和体细胞重编程中的作用,展望了通过调控rDNA转录促进体细胞重编程的可能方式。