染色质免疫共沉淀分析丁酸钠对γ珠蛋白基因启动子组蛋白乙酰化的作用

目的建立基于Real-time PCR分析的染色质免疫共沉淀(ChIP)方法,探讨丁酸钠对γ-珠蛋白基因启动子区组蛋白乙酰化的作用。方法将K562细胞分为0.5 mmol/L丁酸钠处理48 h组和K562细胞组,每组取1×107细胞用实验。采用抗乙酰化组蛋白H3及H4抗体分别对两组细胞进行ChIP,荧光定量PCR分析不同处理细胞Gγ-、Aγ-珠蛋白基因启动子区乙酰化H3和H4(acH3,acH4)水平。结果各细胞组组内Gγ-和Aγ-珠蛋白基因启动子区域acH3、acH4水平高于阴性对照necdin基因。与K562细胞相比,NaB处理组Gγ-珠蛋白基因启动子区acH3和acH4水平分别升高3.1和2.6倍,Aγ-珠蛋白基因启动子区acH3和acH4水平分别升高3.7和3.2倍(P<0.01)。结论建立了基于荧光定量PCR分析的ChIP技术用于研究珠蛋白基因启动子区域组蛋白的表观遗传修饰,并进一步证实了丁酸钠对γ-珠蛋白基因启动子区域组蛋白乙酰化的作用。

人支气管上皮样细胞中苯并[a]芘代谢物-DNA加合物图谱:基于染色质免疫共沉淀测序技术

[背景]苯并[a]芘(BaP)的活性代谢产物7,8-二羟-9,10-环氧苯并[a]芘(BPDE)可与DNA加合,但BPDE-DNA加合物图谱尚不明确。[目的]采用染色质免疫共沉淀测序技术(ChIP-Seq),在全基因组水平上鉴定BPDE加合位点分布及加合基因,为深入研究BaP的毒作用机制提供依据。[方法]人支气管上皮样细胞16HBE培养至第四代达对数生长期。收获细胞并加入染色质免疫共沉淀裂解缓冲液,将裂解产物等分为实验组和对照组,实验组添加终浓度20μmol·L^(–1)的BPDE溶液,对照组添加相同体积的二甲基亚砜溶液,在37℃环境下孵育24 h。超声获得100~500 bp的染色质小片段。使用BPDE特异性抗体(anti-BPDE 8E11)富集与BPDE加合的DNA片段,高通量测序检测BPDE加合位点,使用MEME和DREME软件对前1000个峰序列进行模体分析,注释BPDE在全基因组水平的加合靶基因,并通过生物信息学技术对BPDE加合靶基因进行基因本体论(GO)功能分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析。[结果]高通量测序共检测出842个BPDE结合位点,在各染色体上均有分布。BPDE可以与基因编码区和非编码区共价结合,73.9%的结合位点分布在基因间区,19.6%分布在内含子区,上游2千碱基区域、外显子区、下游2千碱基区域及5′非翻译区也有少量分布。对前1000个峰序列进行分析,寻找到4条可靠的模体,发现富含鸟嘌呤(G)和腺嘌呤(A)的位点易于结合。对结合位点进行富集,共鉴定出199个BPDE加合靶基因,大多分布在1号、5号、7号、12号、17号和X染色体上。GO分析显示,靶基因主要富集于核酸和蛋白质结合,参与调节催化活性、转运活性、翻译延伸因子活性,在细胞分裂、分化、运动、物质运输和信息传递方面发挥重要作用。KEGG分析显示靶基因主要富集于心血管疾病、癌症、免疫炎症反应等相关通路。[结论]利用ChIP-Seq在全基因组水平上共鉴定出199个BPDE加合靶基因,主要影响细胞分裂、分化、运动、物质运输和信息传递等生物学功能,与心血管疾病、肿瘤及免疫炎症反应密切相关。

染色质免疫共沉淀技术的应用和研究进展

本文主要从染色质免疫共沉淀技术的基本原理、实验步骤、优缺点和应用等方面进行阐述,阐明了应用于ChIP技术下游的确定靶基因的不同方法,并对其中的两种重要方法作比较。特别介绍了ChIP技术在植物方面的最新研究进展,并对此技术作总结和展望。

miR-338-3p在恶性肿瘤中的表达异常及其表观遗传组蛋白的修饰位点

目的探讨不同种类肿瘤中miR-338-3p表达谱及其表达异常的表观遗传修饰调控机制。方法生物信息学大数据库(TCGA Pan-Cancer)分析miR-338-3p在15种不同种类肿瘤组织中的表达谱;以胃癌为研究对象,分析数据库中45例正常胃组织和366例胃癌组织中miR-338-3p表达情况;CRCH37数据库预测miR-338-3p上游启动子区组蛋白修饰位点;利用染色质免疫共沉淀获取组蛋白结合的DNA,PCR扩增miR-338-3p启动子区片段,凝胶电泳验证PCR产物。结果 miR-338-3p在包括食道癌(ESCA)等不同种类肿瘤中表达异常,其中ESCA、头颈部鳞状细胞癌(HNSC)、肾嫌色细胞癌(KICH)、肾乳头状肾细胞癌(KIRP)、肺鳞癌(LUSC)和甲状腺癌(THCA)中表达显著下调(P<0.05),而在结肠腺癌(COAD)、肾透明细胞癌(KIRC)和肝细胞肝癌(LIHC)表达显著上调(P<0.05);366例胃癌组织中miR-338-3p表达普遍下调;染色质免疫共沉淀结合PCR证实组蛋白H3K9m2和H3K4m3是可能引起miR-338-3p下调的两个修饰位点。结论 miR-338-3p在胃癌中表达下调,组蛋白H3K9和H3K4甲基化修饰是潜在原因。

乙酸胁迫条件下酿酒酵母全基因组启动子区组蛋白H4 K16乙酰化修饰分析

为探究酵母乙酸耐受性的表观遗传调控新机制,采用染色质免疫共沉淀-芯片(Chromatin immunoprecipitation-chip,ChIP-chip)技术,分析乙酸胁迫条件下酿酒酵母全基因组启动子区组蛋白H4 K16乙酰化修饰的变化。结果表明,酵母细胞经乙酸胁迫处理(60 mmol/L、30 min)后,与对照组(添加等体积无菌水)相比,73个酵母基因的启动子区域组蛋白H4 K16位点乙酰化修饰发生了改变,乙酰化修饰上升基因19个,主要分布在2、4、5、7、13、15、16号染色体上;乙酰化修饰下降基因54个,主要分布在1、2、4、5、6、7、8、10、11、12、13、14、15、16号染色体上。基因功能分析结果表明,按生物学过程分类乙酰化修饰改变基因主要富集在碱基切除修复、细胞骨架组装、细胞周期进程和含蛋白质的复合物组装;按细胞组分分类乙酰化修饰改变基因主要富集在液泡质子转运V-型ATP酶、DNA聚合酶复合体、质子转运双扇区ATP酶复合物/质子转运域、有丝分裂纺锤体和核染色体;按分子功能分类乙酰化修饰改变基因主要富集在单链DNA 3′—5′外脱氧核糖核酸酶活性、蛋白酶体结合、ATP酶活性/耦联离子跨膜运动。随机选取3个启动子区组蛋白H4 K16乙酰化修饰发生差异变化的基因(ATP12、VPS55、DLT1)进行染色质免疫沉淀-实时定量PCR检测,结果与ChIP-chip分析结果一致,验证了ChIP-chip试验的准确性。综上,酿酒酵母基因启动子区组蛋白H4 K16乙酰化修饰与乙酸耐受性密切相关。

小剂量X射线对小鼠全基因组CpG岛甲基化水平的影响

目的探讨小剂量X射线(LDR)暴露对小鼠启动子CpG岛甲基化水平的影响。方法 BALB/c雄性小鼠20只按随机数字表法均分为2组:对照组和分次0.5 Gy(0.05 Gy/d×10 d)照射组。末次照射后2 h摘除眼球取血。采用Roche-NimbleGen小鼠甲基化DNA免疫共沉淀-芯片(MeDIP-chip),分析小鼠全血基因组启动子CpG岛甲基化改变,并利用MeDIP-qPCR(甲基化DNA免疫共沉淀—实时定量PCR)方法检测目的基因启动子区域DNA甲基化水平。结果与对照组相比较,分次照射组全血基因组共筛选出811个基因启动子区甲基化水平存在显著差异(P<0.05)。这些基因涉及几乎所有主要生物学过程。经MeDIP-qPCR验证,挑选出的8个基因(Rad23b、Tdg、Ccnd1、Ddit3、Llgl1、Rasl11a、Tbx2、Slc6a15)的甲基化水平与芯片结果一致。结论 LDR诱导特定基因的CpG岛发生高甲基化,可能参与LDR损伤的分子机制。

不同干扰素应答慢性乙型肝炎患者的基因组DNA甲基化谱差异分析

α干扰素,包括长效干扰素——聚乙醇化α干扰素(PEG-IFNα),是临床用以治疗慢性乙型肝炎的首选药物。但干扰素治疗通常只能在有限的患者中获得完全应答。目前干扰素治疗应答相关指标预测的灵敏度与特异度远未令人满意,因此继续寻找潜在的与干扰素疗效预测相关的分子标记仍是一个十分有意义的工作。为探讨慢性乙型肝炎患者基因组DNA甲基化状态与干扰素治疗疗效的关系,本研究采用RocheNimbleGen人甲基化DNA免疫共沉淀-芯片(MeDIP-chip)技术,分析20例不同干扰素疗效慢性乙型肝炎患者的血浆基因组启动子甲基化谱差异,并利用MeDIP-定量聚合酶链反应(MeDIP-qPCR)检验部分基因启动子区域DNA甲基化的水平。结果显示,与快速应答组相比,无应答组中有588个基因启动子区甲基化水平存在显著差异(P<0.05)。这些基因主要涉及多个信号通路,即钙离子信号通路、细胞周期调节通路、肝脏代谢相关通路等。MeDIP-qPCR验证与芯片结果的一致性超过80%。本研究为探讨差异甲基化基因在干扰素应答中的作用及发现潜在的预测干扰素疗效的血液分子标记奠定了基础。

高雄激素调控颗粒细胞系全基因组靶基因及通路的初步探讨

目的:全基因组范围内探索高雄激素调控卵巢颗粒细胞的直接效应基因及通路,为高雄激素参与多囊卵巢综合征(PCOS)的发病机理提供数据支持。方法:以人卵巢颗粒细胞系KGN为研究对象,用高浓度睾酮(10^(-5)mol/L)处理,应用雄激素受体的抗体进行染色质免疫共沉淀,构建DNA文库,进行高通量测序及生物信息学分析。结果:高浓度睾酮处理后,KGN细胞中雄激素受体结合的Peak区域与对照组明显不同。高雄激素诱导其受体结合的Peak为1823个,大部分集中于基因间区与内含子。Peak关联靶基因富集到细胞凋亡、铁死亡、细胞黏附分子、磷脂酶D信号途径、cAMP信号通路、磷脂酰肌醇信号系统、磷酸肌醇代谢、神经活性配体-受体相互作用8个信号通路,涉及基因43个。结论:研究揭示了高雄激素诱导的卵巢颗粒细胞发生改变的重要信号通路,有助于从源头上阐明雄激素参与PCOS发病机理的机制,并为PCOS的治疗提供潜在的靶点。

Hemin诱导K562细胞分化前后PU.1全基因组结合位点探测

目的探讨K562细胞分化前后全基因组上的PU.1结合位点图谱及靶基因。方法用hemin对K562细胞诱导分化72 h,诱导分化前后的细胞利用PU.1抗体进行染色质免疫共沉淀实验,并进行高通量测序,利用生物信息学分析K562细胞分化前后PU.1在基因组上的结合位点,并进行基因注释、基因功能分析、KEGG通路分析及靶基因预测。结果发现K562细胞分化前PU.1结合位点有3107个,分化后的结合位点有1897个,共有的结合位点有843个。KEGG通路分析结果显示,分化后PU.1结合位点特有的信号通路有NF-κB信号通路,生长激素合成、分泌和运输通路,MAPK信号通路。K562细胞分化前后有1210个差异的PU.1结合位点,对应179个靶基因,其中分化相关的PU.1靶基因包括球蛋白基因、自噬相关基因、microRNA、非编码RNA以及转录因子。Motif分析结果显示,PU.1倾向于去结合ACTTCC特定序列。结论PU.1的基因组结合位点在K562细胞分化前后发生了显著变化,此研究结果为进一步揭示PU.1在血细胞中的功能及作用机制提供了依据。

类风湿关节炎患者外周血单个核细胞组蛋白H3赖氨酸4三甲基化水平检测及意义

目的研究类风湿关节炎(RA)患者外周血单个核细胞(PBMCs)组蛋白H3赖氨酸4(H3K4)三甲基化(Me3)水平。方法梯度密度离心法分离8例RA患者和8例健康者的PBMCs,采用染色质免疫共沉淀联合芯片技术(ChIP-chip)在全基因组范围内对RA患者及健康者的PBMCs组蛋白H3K4me3进行高通量的筛选。染色质免疫共沉淀-实时定量聚合酶联反应(ChIP-qPCR)验证芯片结果。定量反转录聚合酶联反应(qRT-PCR)检测H3K4me3显著差异基因的mRNA表达水平。结果RA患者与对照比较,鉴定出364个基因存在H3K4me3显著差异,其中有66个基因显示有H3K4me3程度增高,298个基因有H3K4me3程度降低;ChIP-qPCR验证结果与CpG岛芯片结果一致。结论RA患者与健康者之间的PBMCs存在组蛋白H3K4me3显著改变。ChIP-chip技术有利于进一步揭示RA分子机制,发现新的治疗靶点。

血管生成素基因组结合序列的筛选与鉴定

血管生成素(angiogenin,ANG)调控细胞增殖、迁移、分化等生物学过程,但其作用的分子机制尚未完全明了.目前认为,ANG可结合到r DNA区域促进r RNA转录,也可能与m RNA有结合.为全面鉴定细胞内可结合ANG的基因组序列,我们利用染色质免疫共沉淀结合DNA芯片技术(Ch IP-chip)对He La细胞的基因组DNA进行了筛选,共获得了1 248个结合片段.我们进一步分析了这些结合片段附近分布的基因,发现有699个可能受ANG结合调控的基因.基因注释和聚类分析显示,这些可能受ANG调控的基因主要与肿瘤发生发展有关(特别是结直肠癌和前列腺癌),并且与TGF-β和Wnt信号通路相关.最后,我们验证了ANG不仅与WNT6、CCNE1、APC2、FZD8和EGFR基因的启动子区域有直接结合,而且调控其表达.以上研究结果为深入研究ANG的功能机制提供了线索.

对于核小体定位检测方法的比较研究

在真核细胞中,核小体是组成染色质的基本结构单位,是由DNA紧密缠绕在组蛋白八聚体上所形成的一个复合体结构。而DNA与组蛋白的结合并不是固定不变的,没有核小体结合的DNA区域易于各种调节蛋白的接近与结合。因此人们怀疑核小体的定位与基因的转录调节之间存在某种内在联系。对现行的核小体定位的检测方法进行了归类,并对其优缺点进行了分析整理。对更深入的探索核小体定位检测方法的应用有一定意义。

丁酸钠对K562细胞γ-珠蛋白基因启动子组蛋白磷酸化的影响

目的探讨丁酸钠(NaB)对K562细胞Gγ-珠蛋白基因和Aγ-珠蛋白基因启动子区域组蛋白H3磷酸化/乙酰化(ph/acH3)的影响。方法将K562细胞按不同处理方法分为2组,即0.5 mmol.L-1NaB处理48 h的K562细胞组[K562(NaB)组]和K562亲本细胞组(K562组)。采用半定量RT-PCR测定Gγ-珠蛋白和Aγ-珠蛋白mRNA水平,采用基于Real time PCR分析的染色质免疫共沉淀(ChIP)方法分析不同处理细胞Gγ-珠蛋白和Aγ-珠蛋白基因启动子区域ph/acH3水平。结果与K562组细胞比较,K562(NaB)组细胞Gγ-珠蛋白mRNA、Aγ-珠蛋白mRNA的相对水平分别升高1.4倍(t=-149.022,P=0.000)和1.2倍(t=-13.363,P=0.000)。与K562组比较,K562(NaB)组细胞Gγ-珠蛋白和Aγ-珠蛋白基因启动子区ph/acH3水平分别升高了2.9倍(t=-12.833,P=0.006)和3.2倍(t=-10.484,P=0.000)。K562(NaB)组细胞Gγ-珠蛋白和Aγ-珠蛋白基因启动子片段的%In-put值分别比Necdin基因升高10.0倍(P=0.000)、9.5倍(P=0.000);K562组细胞的Gγ-珠蛋白和Aγ-珠蛋白基因启动子片段的%Input值分别比Necdin基因升高3.2倍(P=0.000)、2.7倍(P=0.000)。结论 NaB可促使γ-珠蛋白基因启动子区域组蛋白H3磷酸化及乙酰化,这一作用途径可能是NaB诱导K562细胞γ-珠蛋白基因表达的机制之一。

基于ChIP-qPCR技术研究益气养阴活血汤对短暂高糖致HK-2细胞持续表观遗传改变的影响

目的:探讨短暂高糖通过诱发肾小管上皮细胞(HK-2)细胞持续性染色质重塑导致细胞炎性损伤的作用机制及中药益气养阴活血汤(TD)的干预作用。方法:HK-2细胞分设低糖组、高糖组、短暂高糖组、短暂高糖+TD组,染色质免疫共沉淀(Ch IP)-q PCR法测NF-κB p65基因启动子区Set7表达及组蛋白H3第4位一甲基化(H3K4me1)水平,q PCR法测p65及NF-κB依赖性基因单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-10(IL-10)的m RNA水平,观察各组各因子水平差异。另通过慢病毒转染对Set7基因敲减,测敲减前后p65基因启动子区H3K4me1水平、p65、MCP-1、TNF-α、IL-10 m RNA表达。结果:高糖组、短暂高糖组p65基因启动子区Set7表达及组蛋H3K4me1水平、p65、MCP-1、TNF-α、IL-10 m RNA表达均高于低糖组(P<0.05),高糖组与短暂高糖组无明显差异。除IL-10外,短暂高糖+TD组的各m RNA水平均低于短暂高糖组(P<0.05);Set7敲减后4组H3K4me1、p65水平均无明显差异。结论:短暂高糖可通过大量招募Set7引起NF-κB p65启动子区H3K4me1水平持续增加,导致下游p65及NF-κB依赖性炎性因子持续高表达,TD则通过上述机制抑制染色质重塑持续高表达,减少短暂高糖后的长期细胞损伤,从而减轻高糖导致的肾损伤。

S100A6对胃癌细胞侵袭转移的调控机制研究

目的探讨S100A6过表达对胃癌细胞侵袭转移的调控机制。方法收集1995年1月至2001年12月间经病理确诊的166例胃癌标本及其对应的癌旁组织、肝转移组织和淋巴结转移组织标本，采用免疫组织化学染色法检测标本中S100A6蛋白的表达情况及其与临床病理因素的关系：通过ChIP—Chip方法检测胃癌细胞株KAT03中S100A6可能调控的下游因子；将S100A6基因转染入胃癌细胞株AGS，通过细胞侵袭实验、RTQ—PCR方法分别检测转染组、阴性对照组和空白对照组中细胞的侵袭能力和侵袭转移相关因子CDK5和FLJ12438的mRNA表达。结果S100A6蛋白在癌旁组织细胞质中偶有低表达；而在胃癌、肝及淋巴结转移灶组织的肿瘤细胞质和（或）细胞核中均有高表达，且在侵袭边缘的肿瘤细胞的细胞核中表达较高，其高表达率为分别为67．5％（112／166）、92．9％（26／28）和100％（30／30）。S100A6表达与肿瘤浸润深度、淋巴结转移、脉管癌栓、远处转移及TNM分期有关（均P〈0．05）。S100A6可能作用于26个细胞侵袭转移有关基因的启动子部位。SIOOA6转染组的过膜细胞数为31．3±5．5，多于阴性对照组的7．7±1．5和空白对照组的9.3±2．1，差异有统计学意义（均P〈0．05）。CDK5mRNA在转染组中的表达水平显著高于阴性对照组和空白对照组（均P〈0．05），而FLJ1243mRNA在转染组中的表达水平与另外两组的差异则无统计学意义（均P〉0．05）。结论S100A6可能通过调控下游侵袭相关因子如CDK5的表达，进而影响胃癌细胞的侵袭转移等恶性生物学行为。

系统性红斑狼疮患者外周血单个核细胞组蛋白H3赖氨酸4三甲基化水平的研究

目的研究系统性红斑狼疮（SLE）患者外周血单个核细胞（PBMCs）组蛋白H3赖氨酸4（H3K4）三甲基化（Me3）水平。方法梯度密度离心法分离10例SLE活动期患者、7例SLE稳定期患者和8名健康者的PBMCs，采用染色质免疫共沉淀联合芯片技术（ChIP—chip）在全基因组范围内对SLE患者及健康者的PBMCs组蛋白H3K4me3进行高通量的筛选。染色质免疫共沉淀一实时定量聚合酶链反应（ChIP—qPCR）验证芯片结果。定量反转录一聚合酶链反应（qRT—PCR）检测H3K4me3显著差异基因的mRNA表达水平。结果10例SLE活动期患者与健康对照相比较，鉴定出413个基因存在H3K4me3显著差异，其中137个基因显示H3K4me3程度增高，276个基因H3K4me3程度降低；7例SLE稳定期患者与健康对照相比较，发现393个基因存在H3K4me3表达差异，其中有112个基因H3K4me3程度增高，281个基因H3K4me3程度降低。ChIP—qPCR验证结果与CpG岛芯片的结果相一致。结论SLE患者与健康者之间的PBMCs存在组蛋白H3K4me3显著改变。ChIP—chiD技术有利于进一步揭示SLE分子机制，发现新的治疗靶点。