组蛋白磷酸化的机制及其作用研究进展

组蛋白磷酸化是组蛋白修饰方式之一,属表观遗传修饰的一种。各种不同亚型的组蛋白磷酸化分别参与了基因转录、DNA修复、细胞凋亡及染色体浓缩等过程,与组蛋白的乙酰化等其他修饰方式一起在细胞的生长、分裂等一系列生命活动中起调控作用。

组蛋白磷酸化修饰与精子发生

组蛋白磷酸化是组蛋白氨基酸残基的磷酸化修饰,是一类重要的翻译后修饰,与有丝分裂和减数分裂的染色质压缩、染色质功能调节、转录的激活与抑制、DNA损伤修复以及物质代谢等多种机制相关。文章对国内外近10年多种代表性生物精子发生(孢子形成)的相关文献进行总结,论述了组蛋白磷酸化在精子发生中调控蛋白质作用因子的结合位点、调控减数分裂过程中的DNA复制与重组、保障正确的染色质重塑、对减数分裂后的成熟精子核的完全包装等重要功能。这些发现加深了人们对于组蛋白及其翻译后修饰在精子发生及分化中作用的理解。

MSK1和RSK2介导的组蛋白磷酸化对人结直肠癌细胞恶性表型的影响

背景:ERK-MAPK信号通路与消化系肿瘤的发生、发展密切相关。前期研究发现抑制ERK-MAPK信号转导可能通过抑制其下游效应分子MSK1、RSK2活性而降低组蛋白H3磷酸化水平,进而下调原癌蛋白c-fos表达,抑制人结直肠癌细胞增殖。目的:探讨MSK1、RSK2与组蛋白磷酸化对人结直肠癌细胞肿瘤相关基因表达和恶性表型的影响。方法:以不同浓度ERK-MAPK阻断剂U0126干预人结肠癌细胞株HCT1 16和SW11 16,或以RNA干扰技术靶向沉默细胞中的MSK1、RSK2表达,分别采用CCK-8实验、流式细胞分析和蛋白质印迹法检测经不同处理的肿瘤细胞的增殖情况、细胞周期分布以及MSK1、RSK2磷酸化位点、组蛋白H3磷酸化水平和MSK1、RSK2、c-fos蛋白表达。结果:U0126能阻断人结直肠癌细胞MSK1(Thr581)、RSK2(Ser386)的磷酸化活化,转染MSK1 siRNA或RSK2 siRNA能特异性抑制MSK1、RSK2表达,导致组蛋白H3(Set10)磷酸化水平降低,c-fos蛋白表达下调,肿瘤细胞发生G0/G1期阻滞,细胞增殖显著受抑(P均<0.05)。结论:阻断ERK-MAPK信号转导可能通过抑制MSK1(Thr581)、RSK2(Ser386)磷酸化活化及其介导的组蛋白H3磷酸化而下调肿瘤相关基因如c-fos表达,从而抑制人结直肠癌细胞的恶性表型。

组蛋白磷酸化参与学习记忆调控的分子机制

组蛋白磷酸化是组蛋白翻译后修饰诸多方式中的一种,属于表观遗传学的范畴,在DNA损伤修复、细胞分裂等过程中发挥作用.近年来研究表明,组蛋白磷酸化在学习记忆等认知功能中也发挥重要的调节作用.本文主要就组蛋白磷酸化在学习记忆中的作用,及其上游信号通路、下游转录调控机制做一综述,旨在为认知功能障碍相关疾病提供新的理论基础和治疗靶点.

抑制细胞外信号调节激酶转导结直肠癌细胞组蛋白磷酸化和基因表达的影响

目的观察人结直肠癌细胞中细胞外信号调节激酶一丝裂原激活蛋白激酶（ERK-MAPK）信号转导途径与组蛋白磷酸化水平及其相关蛋白表达的关系，及其对细胞增殖和细胞周期的影响。方法培养结直肠癌细胞系SW1116、HCT116，以终浓度分别为0、10、20及40μmol／L的ERK—MAPK阻断剂U0126干预细胞。细胞计数试剂盒（cell countingkit，CCK-8）检测细胞活力影响，以流式细胞术（flowcytometry，FCM）研究细胞周期变化，Western免疫印迹法分析组蛋白H3激酶核糖体S6丝氨酸-苏氨酸激酶2（ribosomal S6 kinase2，RSK-2）、丝裂原和应激-激活的激酶1和2（mitogen-andstress-activatedkinase1and2，MSKl和MSK2）、组蛋白H3（Ser10）磷酸化水平及c—Fos蛋白表达变化情况。结果CCK-8法检测发现ERK—MAPK阻断剂能以剂量和时间依赖方式明显抑制2种结直肠癌细胞的增殖，增殖率可下降至对照组的47％；并能明显增加G0／G1期细胞百分比（P〈O．01），而S期细胞百分比明显减少（P〈0．01）。Western印迹结果显示U0126干预后，H3激酶MSKl和RSK2表达明显降低，分别为对照HCT116的28％和40％，而MSK2蛋白水平在2个细胞系中均无明显变化。相应地，组蛋白H3磷酸化（Ser10）水平亦降低，相关蛋白c-Fos的表达亦明显下降。结论抑制ERK—MAPK信号转导可能通过抑制组蛋白H3激酶MSK1、RSK2活性而降低组蛋白H3磷酸化水平，进而减少c-Fos蛋白表达，从而抑制人结直肠癌细胞的增殖和生长。

组蛋白H3S10及H3S28磷酸化对小鼠卵母细胞成熟的调控

[目的]进一步明确小鼠卵母细胞中组蛋白H3的磷酸化模式及其对卵母细胞成熟过程的调控。[方法]采用免疫荧光技术,对不同减数分裂阶段小鼠卵母细胞中组蛋白H3S10/H3S28的磷酸化状态进行了检测,在利用Aurora激酶广谱抑制剂ZM447439处理并检测卵母细胞成熟质量的基础上,进一步检测了处理后卵母细胞H3S10/H3S28磷酸化状态、染色体排列形态及Aurora激酶自身磷酸化水平的变化情况。[结果]小鼠卵母细胞减数分裂期间,组蛋白H3S10/H3S28持续磷酸化;ZM447439处理浓度依赖性地损害了卵母细胞的成熟能力,并相应导致H3S10/H3S28磷酸化减弱直至消失、染色体排列异常及Aurora激酶A/B/C自身磷酸化水平的改变。[结论]小鼠卵母细胞减数分裂过程中组蛋白H3S10/H3S28呈磷酸化状态,ZM447439处理引起组蛋白磷酸化减弱和染色体排列异常及Aurora激酶磷酸化水平的变化并导致了卵母细胞成熟能力损害。

磷酸化组蛋白预测肝癌细胞对某些化疗药物的敏感性

目的:探讨以磷酸化组蛋白(phosphorylated H2AX,γH2AX)为检测指标预测肝癌细胞HepG2.215对依托泊苷、多柔比星、丝裂霉素和顺铂等化疗药物敏感性的可行性和可靠性。方法:分别以质量浓度指数梯度为1、2、4、20的依托泊苷、多柔比星、丝裂霉素和顺铂等4种化疗药物作用于肝癌细胞HepG2.215,以无药物作用的肝癌细胞为对照组,采用流式细胞术(FCM)检测肝癌细胞中γH2AX阳性表达细胞的百分数,采用免疫细胞化学法检测肝癌细胞内形成的γH2AX灶点数,采用MTT比色法检测化疗药物作用对肝癌细胞增殖的抑制率。分析4种药物作用下肝癌细胞中γH2AX灶点数与γH2AX阳性细胞百分数的相关性;分析各药物不同的质量浓度与肝癌细胞中γH2AX阳性细胞百分数、γH2AX灶点数,以及肝癌细胞增殖抑制率的相关性;分析在各药物作用下,肝癌细胞中γH2AX阳性百分数和γH2AX灶点数分别与细胞增殖抑制率的相关性。结果:4种药物作用下肝癌细胞中γH2AX灶点数与γH2AX阳性细胞百分数呈正相关(均P<0.05);各药物不同质量浓度分别与肝癌细胞中γH2AX阳性细胞百分数、γH2AX灶点数,以及肝癌细胞增殖抑制率呈正相关(均P<0.01);在各药物作用下,肝癌细胞中γH2AX阳性百分数和γH2AX灶点数分别与细胞增殖抑制率呈正相关(均P<0.05)。结论:在上述4种化疗药物对肝癌细胞HepG2.215的作用中,γH2AX在细胞水平预测肝癌细胞对药物的敏感性有较高的可行性和可靠性。

磷酸化组蛋白H3--检测心肌细胞有丝分裂指数的可靠指标

目的采用磷酸化组蛋白H3鉴定心肌细胞有丝分裂,为研究心肌细胞增殖机制奠定形态学基础。方法对H9c2(2-1)大鼠心肌细胞进行培养,利用免疫荧光双重染色技术,用横纹肌肌动蛋白IgM单克隆抗体标记心肌细胞,用磷酸化组蛋白H3 IgG单克隆抗体标记有丝分裂的染色体,同时用Hochest 33342显示细胞核,荧光显微镜观察并摄片。结果心肌细胞胞质呈红色荧光,有丝分裂的染色体呈现不同形状的绿色荧光,胞核为蓝色。结论磷酸化组蛋白H3是观察和鉴别心肌细胞有丝分裂的可靠指标。

Ser28磷酸化组蛋白H3在哺乳动物有丝分裂细胞中的动态分布

利用特异性抗Ser28磷酸化组蛋白H3抗体,应用间接免疫荧光标记技术,标记人乳腺癌细胞 (MCF-7)和小鼠成纤维细胞(NIH 3T3),用激光共聚焦显微术研究这两种哺乳动物细胞中Ser28磷酸化组蛋白 H3在有丝分裂过程中的动态分布,以研究Ser28磷酸化组蛋白在细胞有丝分裂过程中的作用.结果表明,Ser28 的磷酸化作用是这两种细胞有丝分裂期的特有事件.组蛋白H3的Ser28磷酸化信号首先出现在早期的核外周, Ser28磷酸化在中期达到高峰,并扩展到染色体的所有部分,后期和末期逐渐减退,随着胞质分裂的完成而消失. 实验结果表明,组蛋白H3 Ser28的磷酸化与有丝分裂染色体的凝集和解凝集过程有着时间和空间上的相关性. Ser28磷酸化使得组蛋白H3氨基末端的正电荷数降低,这可能是导致染色质变构凝集的原因之一.有丝分裂期 间组蛋白H3在Ser28位置磷酸化过程与Ser10相比有明显的差异,因此在动物细胞中,组蛋白H3氨基末端这 两个不同丝氨酸残基的磷酸化可能有不同的生物学功能.

Thr11磷酸化组蛋白H3在MCF-7细胞有丝分裂中的动态分布

组蛋白H3在氨基末端Ser10、Ser28、Thr11和Thr3等氨基酸残基的磷酸化修饰是一类在时间上和空间上与细胞有丝分裂相关的翻译后修饰事件。为了研究Thr11位点磷酸化作用的功能,利用SDS-PAGE、Western Blot、间接免疫荧光标记技术和激光共聚焦显微技术检测分析了人乳腺癌细胞(MCF-7)中Thr11磷酸化组蛋白H3在有丝分裂过程中的动态分布,以研究其在有丝分裂过程中的功能。结果显示:在MCF-7细胞中,组蛋白H3 Thr11的磷酸化发生在早前期细胞染色体的着丝粒处,成点状分布,继而在早中期达到最高水平,并以点状集中在赤道板上,在有丝分裂后期开始脱磷酸化,并于末期完成脱磷酸化。事实表明,H3 Thr11的磷酸化与细胞有丝分裂过程存在着时间和空间上的相关性。Thr11磷酸化H3只存在于着丝粒表明它可能参与有丝分裂期间功能性动原体的组成。这与Ser10磷酸化H3的分布及可能的功能截然相反。

利用免疫荧光标记研究磷酸化组蛋白H3在乳腺癌细胞中的分布

在时间上与细胞周期相关并且在功能上又与染色质凝集偶联的一类组蛋白翻译后修饰就是组蛋白H3磷酸化。运用一个针对H3 Ser10磷酸化的特异性抗体 ,通过SDS PAGE、免疫印迹和免疫荧光标记检测了磷酸化H3在MCF 7细胞周期中的分布。共聚焦显微结果显示 :H3磷酸化在早前期细胞核膜附近以斑点状起始 ,之后扩展到整个凝集的染色质上 ,然后在早中期达到最高水平。H3去磷酸化开始于有丝分裂后期 ,很快在末期完成 ,而此时末期细胞凝集的染色质并未完全解凝集。H3磷酸化与染色质初期凝集之间存在着精确的时间和空间上的相关性。另外 ,对H3磷酸化可能的作用进行了讨论。

细胞分裂过程中的组蛋白H3磷酸化

组蛋白是染色质中主要的蛋白质组分,经过复杂的翻译后修饰,主要包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化和ADP-核糖基化后,会改变染色质的结构及功能特性。组蛋白H3的磷酸化是高度保守的,发生在有丝分裂和减数分裂中特定的时期和染色体部位。在真核生物的不同物种中,组蛋白的磷酸化在染色体上的分布和起始时期是不同的,但常在中期磷酸化水平达到最高。在有丝分裂或减数分裂将结束的时候,H3普遍发生去磷酸化现象。不同组蛋白的共价修饰有不同的表观遗传学效应。

磷酸化组蛋白H2AX介导的DNA损伤精子受精卵内修复

成熟精子易受外界影响产生DNA损伤,却缺乏DNA损伤修复系统。由于DNA损伤精子仍具有受精能力和发育潜力,其损伤修复可能发生在受精后。遗憾的是,DNA损伤精子受精后的修复机制尚不清楚。研究发现磷酸化组蛋白H2AX(histone H2AX phosphorylation,γH2AX)参与了DNA损伤精子受精后的修复。本综述主要探讨DNA损伤精子受精后受精卵内经由γH2AX介导修复的可能机制。

Thr 3磷酸化的组蛋白H3在MCF-7细胞有丝分裂中的时空分布(英文)

利用SDS-PAGE和Western blotting证明了MCF-7细胞中组蛋白H3 Thr 3磷酸化是有丝分裂期特异性的.间接免疫荧光标记和激光共聚焦显微镜显示H3 Thr 3磷酸化起始于MCF-7细胞早前期的整个核中.事实表明,这种整体性的磷酸化是有丝分裂期间染色体整体性的变构凝集所必需的.中期,以点状分布的Thr 3磷酸化的组蛋白H3可能参与动原体的组成以促进子代染色体的分离.后期,H3 Thr 3磷酸化的信号变弱并趋于在染色体上均匀分布,当细胞进入有丝分裂末期及胞质分裂期H3 Thr 3磷酸化的荧光信号完全消失.所有结果表明在有丝分裂期间组蛋白H3的磷酸化各自发生在不同位点,执行不同的功能.

组蛋白甲基化的研究进展

通过阐述组蛋白甲基转移酶的类型,组蛋白H3中第9位赖氨酸甲基化与异染色质的形成、常染色体中基因表达的调控,以及与DNA甲基化之间的关系,说明了组蛋白甲基化与组蛋白乙酰化、磷酸化的相互关系,指出组蛋白甲基化对维持细胞各种状态的平衡起到极其重要的作用。

PHH3和Ki67蛋白在胃癌中表达的临床病理意义

目的研究磷酸化组蛋白H3(phosphorylated histone H3,PHH3)与增殖细胞核蛋白Ki67在胃癌中的表达及其与患者预后的关系,寻找影响胃癌增殖和预后判断的标志物。方法采用石蜡切片免疫组化EnVision染色法检测随访资料完整的70例胃癌及对应癌旁组织中PHH3和Ki67蛋白的表达,分析PHH3和Ki67表达与患者临床病理特征的关系及两者表达的相关性;采用单因素和多因素回归分析影响胃癌患者术后生存率的相关性因素。结果胃癌组织的PHH3和Ki67高表达率高于癌旁组织(P<0.001),PHH3和Ki67在低分化、浸润深度T3~T4和有淋巴结转移的患者中表达高于中高分化、浸润深度T1~T2和无淋巴结转移的患者(P<0.05)。结论PHH3表达上调可能参与了胃癌的发生与发展,并与侵袭、转移等恶性进展有关。

组蛋白修饰调控心脏衰老的研究进展

心脏衰老与相关心血管疾病是中老年群体生命健康的主要威胁, 揭示其发病机制对全面认识心脏衰老, 推动相关防治策略发展具有重要意义。组蛋白修饰作为表观遗传学的重要组成部分, 已被证实在心脏衰老过程中发挥关键作用, 该文就组蛋白修饰调控心脏衰老的效应及分子生物学机制作一综述。

蛋白激酶MSK在表观遗传学调控中的作用及其生物学意义

丝裂原和应激激活的蛋白激酶(MSK)是一类核内丝/苏氨酸蛋白激酶,参与丝裂原激活蛋白激酶(MAPK)信号通路介导的下游基因转录调控和表观遗传学调控.首先,MSK是MAPK通路的下游媒介分子.在丝裂原或应激刺激下,p38或ERK激酶通过级联磷酸化激活MSK蛋白.然后,活化的MSK介导转录因子磷酸化活化和组蛋白H3的10位丝氨酸磷酸化.MSK介导的组蛋白H3磷酸化,可引发组蛋白乙酰化和甲基化修饰的动态变化,相互协同或拮抗,开放染色质结构,利于诱导型基因的表达.除组蛋白H3外,MSK直接磷酸化的下游底物还包括CREB、NF-κB等转录因子以及多个非转录相关蛋白.因此,MSK能在多层次调控基因表达和细胞功能,广泛参与肿瘤转化、炎症反应、神经突触可塑性以及心肌肥大等生物学事件.本文将简要介绍MSK蛋白的研究进展,探讨其在转录调控、表观遗传学修饰等生物学事件中的作用.

磷酸化组蛋白H3在肿瘤中的研究进展

磷酸化组蛋白H3(PHH3)是新近发现的五个核心组蛋白之一,在真核细胞中与其他组蛋白构成染色质中的主要蛋白组分。PHH3在有丝分裂的G2期及M期达到最大值,因此被认为是一种特异性的核分裂标志物。目前PHH3已经被证实对确定肿瘤细胞的核分裂象,区分核分裂象和凋亡小体、核碎片非常有用。文章就PHH3在肿瘤中的研究现状进行综述。

宫颈病变组织中CDC7和PHH3蛋白的表达及临床意义

目的检测不同程度宫颈病变组织中细胞分裂周期蛋白7(CDC7)和磷酸化组蛋白H3(PHH3)的阳性表达水平,探讨其与宫颈癌发生发展的关系。方法回顾性分析144例宫颈疾病患者的组织标本,采用免疫组织化学染色法检测不同宫颈病变组织中CDC7和PHH3蛋白的表达情况,并根据病理学检测结果分析CDC7和PHH3蛋白的阳性表达与宫颈癌临床特征的关系。结果病理学检测结果显示,CDC7和PHH3蛋白在正常宫颈组织、宫颈上皮内瘤变(CIN)Ⅰ级、CINⅡ～Ⅲ级、宫颈腺癌和宫颈鳞癌中的阳性表达率逐渐升高(P﹤0.01)。宫颈脱落细胞学检查结果显示,CDC7和PHH3蛋白在正常宫颈组织、无明确意义的不典型鳞状上皮细胞(ASCUS)、低度鳞状上皮内病变(LSIL)、不除外高度鳞状上皮内病变的不典型鳞状上皮细胞(ASC-H)和高度鳞状上皮内病变(HSIL)中的阳性表达率逐渐升高(P﹤0.01)。Spearmen相关分析结果显示,CDC7阳性表达与PHH3阳性表达呈正相关。结论 CDC7和PHH3蛋白的高表达与宫颈癌的发生、发展、侵袭和转移有关,有望成为评估、预测宫颈癌侵袭转移的指标。