表观遗传学变化及运动调控:改善骨骼肌衰老的机制

背景:骨骼肌衰老和多种表观遗传学变化密切相关,运动对这些表观遗传学变化具有一定调控作用,但尚不完全了解其具体机制。目的:回顾骨骼肌的表观遗传学机制以及运动如何通过这些表观遗传学机制来改善骨骼肌的衰老,并促进肌肉的适应性变化,旨在更全面地认识骨骼肌老化和疾病机制。方法:于2023-06-01/08-01检索自建库至2023年8月的Web of Science、PubMed、中国知网(CNKI)、万方和维普等数据库,中文检索词包括骨骼肌、肌肉、衰老、老年、老化、运动、体育锻炼、表观遗传、表观遗传学等;英文检索词包括skeletal muscle,muscle,aging,older adult,senescence,older adult,age,exercise,sports,physical activity,physical activity,epigenetic,epigenetics等。运用布尔逻辑运算符将检索词连接并进行检索,并制定了相应的策略。根据预定的纳入和排除标准,最终筛选出70篇符合条件的文献。结果与结论:①表观遗传学是指基因序列不发生改变的情况下,基因表达和功能受到调控的现象,其中骨骼肌的表观遗传学变化是一个重要的领域;②骨骼肌的表观遗传学机制在肌肉衰老过程中起着重要作用,主要涉及DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA的调控、染色质重塑、线粒体功能改变和衰老相关基因的表达改变等;③运动显著调控骨骼肌表观遗传学,包括运动促进骨骼肌DNA甲基化、骨骼肌组蛋白修饰、调控骨骼肌miRNA、调控骨骼肌长链非编码RNAs、调控肌肉因子(白细胞介素6的作用)、调控骨骼肌线粒体功能(过氧化物酶体增殖剂激活受体γ共激活因子1α的作用);④建议未来开展:长期、跨不同群体的运动干预研究;应用多组学技术,如蛋白组学和代谢组学;加强对单个细胞水平上表观遗传学变化;开展跨物种的比较研究以及人体临床试验将动物模型的发现转化到人类;研究运动与药理学干预相结合的策略评估两者的协同效果;开展骨骼肌和不同器官之间串扰交互作用的表观遗传学研究。

表观遗传对植物开花相关基因表达的调控

综述表观遗传对植物开花过程中基因表达的调控。目前,对表观遗传的研究越来越深入,对植物开花过程中的基因调控过程也有很大程度上的把握,但二者的结合即表观遗传对植物开花过程中基因表达的调控还处于初级的探索阶段。因此,对这方面进行深入的研究有助于加深对植物生命周期调控机制的理解,并且对农业生产具有较大的指导意义。

犏牛雄性不育的减数分裂基因表达与表观遗传调控研究进展

种间杂交雄性不育是自然界普遍现象,是物种形成生殖隔离的重要方式。犏牛作为牦牛(Bos grunniens)和普通牛(Bos taurus)的种间杂交后代,表现为公犏牛不育,而母犏牛可育,是研究种间杂交雄性不育的良好动物模型。近年来利用分子生物学技术发现犏牛睾丸组织中大量基因表达紊乱。研究表明,DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等表观遗传因素参与精子发生过程。本文从减数分裂相关的基因表达、DNA甲基化、microRNA(miRNA)、PIWI蛋白相互作用的RNA(PIWI-interactingRNA,piRNA)、长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)和组蛋白甲基化修饰等方面总结了犏牛雄性不育的相关研究进展,以期从遗传和表观遗传调控角度更加深入理解犏牛雄性不育的分子机理。

人横纹肌肉瘤细胞中RGS4基因表达受表观遗传调控的研究

RGS蛋白是G蛋白信号途径的关键调节分子之一,RGS蛋白的异常表达与多种恶性肿瘤的发展相关,其中RGS4蛋白的作用鲜有报道。横纹肌肉瘤是儿童最常见的起源于原始间叶组织的恶性肿瘤,临床病例中比较常见。以培养不同代数的横纹肌肉瘤RD细胞系为材料,分别利用RT-PCR技术及Western blot技术分析了5-Aza和TSA处理下的RGS4基因mRNA水平及蛋白质水平的表达量。同时利用ChIP试验明确了RGS4基因启动子区域结合的调控蛋白。试验结果显示RGS4基因的表达存在着表观遗传调控机理,受到甲基化和乙酰化的调控,MeCP2和HDAC2分别参与RGS4基因的DNA甲基化和组蛋白乙酰化调控,研究结果表明RGS4基因的表达与横纹肌肉瘤的产生相关,本试验为进一步研究横纹肌肉瘤的产生机理奠定了基础。

胃癌相关miRNA表达的表观遗传学调控机制

胃癌是人类最常见的肿瘤之一,其发病机制尚不完全清楚.微小RNA(microRNA,miRNA)是一组最近发现的长度为22个核苷酸左右的非编码RNA,具有负性调控基因表达的功能.本文对miRNA在胃癌发生中的作用及其表达调控机制进行综述.不断有文献显示,miRNA在多种肿瘤(包括胃癌)的发生过程中发挥着重要作用.作者和其他研究人员发现,miRNA的表达异常(如:miR-421和miR-21的上调或/和miR-31和miR-218的下调等)与胃癌的发生相关,提示miRNA是胃癌发生的重要因素.目前,miRNA表达的分子机制尚未完全明了.最近研究较清楚地显示,miRNA的表达受到DNA甲基化和组蛋白修饰等机制的调控.这说明,胃癌相关miRNA的表达水平受到表观遗传机制的调控。

莱茵衣藻线粒体遗传系统及其外源基因表达

外源基因表达是目前光合生物线粒体遗传系统研究的瓶颈.作者在成功进行光合生物线粒体外源基因稳定表达的基础上,评述光合生物———莱茵衣藻的线粒体遗传表达系统,指出该系统是目前唯一能够有效表达外源功能基因的光合生物.介绍莱茵衣藻线粒体基因组结构、mtDNA复制、转录及翻译特性,论述莱茵衣藻线粒体遗传转化方法、转化株筛选标记基因及外源基因表达的研究进展,分析外源基因在线粒体基因组中的同质化过程、表达效率及存在问题,为莱茵衣藻线粒体基因表达调控及反向遗传学研究辟出新径.

猪IGF-1R基因差异表达、5'调控区的克隆及遗传多态性

采用实时荧光定量PCR分析中外猪种各11个组织mRNA的差异表达,为进一步研究该基因差异表达的机制,根据人、鼠类胰岛素生长因子1受体(IGF-1R)基因的5'调控区的保守序列设计引物扩增猪的5'调控区序列,并利用PCR-直接测序方法分析大花白及长大二元杂猪种的5'调控区的遗传多态性;生物信息学分析5'调控区的CpG岛。结果表明猪IGF1-R的mRNA表达量在中外猪种的心脏中表达量均为最高,其次是肾脏,在肝脏的表达量差异不显著,在长大二元杂猪的心、肺、背肌、大脑、小脑、垂体表达量均极显著高于大花白猪,分别为6.06、52.56、7.70、2.43、3.63和41.38倍,而在胃、脾、肺的表达量极显著低于大花白猪;获得了1 355 bp的IGF1-R 5'调控区序列,测序结果表明该区域在两猪种当中未发现遗传变异;CpG岛预测发现5'调控区存在长度分别是353 bp、603 bp及264 bp的3个CpG岛。

种子发育表观遗传调控取得重要进展:探索基因表达 解决粮食问题

日前，中山大学生命科学学院黄上志教授领导的种子生理研究团队与台湾大学植物研究所、加拿大农业部南方作物保护与食品研究中心及中国科学院华南植物园的科研人员经过近5年的长期合作，

基因组医学、染色体组和人类疾病基因（5）：基因表达调控和表观遗传调控

基因表达调控是分子生物学的核心,是基因组学和蛋白质组学的桥梁,是现代分子生物学研究的重要课题.向来认为DNA是决定生命遗传信息的核心物质,所谓"基因决定论".近年研究表明,生命遗传信息从来就不是完全由基因决定的.在不影响DNA序列的情况下,改变基因组的修饰,这种改变不仅可以影响个体的发育,还可以遗传下去,这是表观遗传学(Epigenetic)的基本概念,即在生物体DNA序列未发生改变,是由于基因表达的变化而发生可遗传的性状.基因组不仅是序列包含着遗传信息,而且其修饰也记载着遗传信息.通过这一领域的最新研究,将能从一个全新的视野了解生命现象.

一种基因表达调控的表观遗传学机制研究

表观遗传学使人们可以从生物学机制层面对环境影响表型的途径进行研究。通过定量分析的方法,研究了基因MLL1对可诱导转录因子NF-kappaB下游基因的调控作用,探索组蛋白H3K4甲基化酶参与基因表达的机制。结果表明,MLL1的调控主要是通过对NF-kappaB靶基因启动子进行H3K4甲基化来实现的,表观遗传学已经成为参与调节基因转录和细胞身份的关键因素。

表观基因组学在猪遗传育种中的研究进展

生猪产业是我国畜牧业的支柱产业,我国的生猪养殖和猪肉消费量均占全球50%以上,但种猪性能与国外差距较大。因此,培育拥有自主知识产权、性状优良的种猪是保障我国生猪养殖业可持续健康发展的关键,而揭示重要经济性状的遗传机制是猪遗传改良的基础。表观基因组学是在核苷酸序列不发生改变的情况下,研究基因组上的化学修饰和空间结构变化影响基因表达调控和功能的一门学科,近年来在猪遗传育种领域逐步得到广泛应用。表观基因组学在解释分子功能机制、挖掘功能靶点、探究进化过程方面有着突出优势,为研究猪复杂性状和环境适应的生物分子调控机制提供新思路。本文分析和总结了表观基因组学在猪遗传育种领域的研究现状和发展趋势,为阐明猪重要经济性状形成机制提供参考。

四维细胞核体调控基因表达的数学理论

多尺度三维基因组结构驱动基因表达和细胞命运决定.尽管在一维线性基因组层面上的研究取得了显著进展,但三维空间基因组动态结构如何在功能上影响时空基因表达的变化仍不清楚.近年来,测序技术和影像技术的发展,使得四维核体基因组学的研究取得一系列进展.在本文中,讨论了三维基因组结构的多尺度性、其对基因表达的复杂调控以及时空动力学.接着对这一复杂的染色质结构动力学、表观修饰动力学和基因表达动力学进行理论建模,提出了可预测的多尺度耦合系统的建模框架.最后,讨论了未来关于四维核体动力学的研究方向.

UHRF1在人乳腺癌细胞中调控基因差异表达的鉴定及分析

UHRF1(ubiquitin-like with PHD and Ring finger domains 1)是一种维持DNA甲基化修饰的表观遗传调控因子,在胚胎发育和肿瘤发生发展及预后中发挥重要作用。研究鉴定了受UHRF1调控的差异表达基因,并对基因参与的细胞功能、代谢途径和疾病相关通路进行分析。提取UHRF1敲低细胞(MCF-7/shRNA-UHRF1)和对照组细胞(MCF-7/shRNA-Scramble)的RNA进行RNA-Seq测序,利用DESeq2软件对差异表达基因进行鉴定,并通过qRTPCR对部分基因进行验证。利用Gene ontology(GO)功能聚类、Kyoto Encylopedia of Genes and Genomes(KEGG)代谢通路富集分析、Disease ontology(DO)疾病聚类分析等方法分析差异基因的潜在功能。研究共鉴定出2926个受UHRF1调控的差异表达基因,与对照组相比,shRNA-UHRF1细胞中有1453个基因下调表达,1473个基因上调表达。GO和KEGG分析显示,差异表达基因主要参与细胞代谢、免疫调节、信号传导、心血管疾病和肿瘤发生等。DO功能富集分析显示这些基因参与癌症和神经性疾病。研究结果表明,表观遗传调控因子UHRF1介导的DNA甲基化可在转录水平上调控基因的差异表达,为UHRF1参与调控相关信号通路提供数据支持。

正常生理造血的表观遗传学调控和表观基因组景观

造血干细胞向各系列终末造血细胞的发育分化由一系列基因的有序表达所主导,当前对基因表达的调控机理的研究和认识已深入到表观遗传学和表观基因组层面。本文从基因组甲基化水平、染色质组蛋白修饰标识和非编码RNA的表达态势等方面,对正常造血系统从造血干/祖细胞向红系、髓系和淋系发育分化过程中的表观遗传学调控机理和表观基因组景观作一简明的综述。

基因及其表达调控中遗传密码选择的偏爱性

遗传密码在基因及其表达调控中具有明显的选择性 .在低等生物及细胞器基因组中 ,同义密码优先选择A、T ;在高等生物的核基因组中 ,同义密码首先考虑C、G ;编码基因的邻近序列对基因转录调控影响很大 .

线粒体表观遗传调控与阿尔茨海默病的研究进展

线粒体表观遗传调控（mitoepigenetic regulation）是指对线粒体基因组编码基因的表观遗传学修饰调控,可引起线粒体基因组编码基因表达的改变,致使线粒体功能异常,导致多种疾病的发生。近年研究表明,线粒体表观遗传调控与阿尔茨海默病（Alzheimer disease,AD）发病机制密切相关。AD是一种中枢神经退行性疾病,典型神经病理变化是β-淀粉样蛋白（amyloid-β,

酵母模式生物研究表观遗传调控基因组稳定性的进展

基因组的遗传稳定性是维持正常的细胞复制、增殖和分化的关键。外源因素和内源因素造成的DNA损伤及其修复失败,是各种遗传疾病发生的根本原因。表观遗传调控(包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA)在DNA损伤修复和细胞周期调控方面发挥着重要的作用,也是维持基因组稳定性的基础。酵母作为单细胞真核生物,是最早开展表观遗传学研究的物种之一,特别是在DNA损伤修复和异染色质形成等方面的研究,为揭示遗传稳定性的本质提供了理论依据。国际上前期以酵母为模式生物研究表观遗传学的报道主要集中于组蛋白修饰领域;近期利用裂殖酵母作为模式生物研究RNAi指导的组蛋白修饰也有了一定的进展。文章以酵母作为模式生物,论述了表观遗传修饰在维持基因组遗传稳定性中的研究进展、作用机制和今后的发展趋势。