胞外囊泡DNA中5-羟甲基胞嘧啶分子标志物对突发性聋的疗效预判研究

目的 突发性聋(sudden sensorineural hearing loss, SSNHL)是一种急性感音神经性聋,部分患者治疗效果较差,目前无有效疗效预测指标。5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)是一种稳定的表观遗传标志,因其在不同身体状态下富集含量不同的特点可作为预测疗效的生物标志物,本研究通过寻找5hmC标志物,探索其对SSNHL疗效进行预测的可能性。方法 选取2021年7月—2023年6月中国人民解放军总医院海南医院耳鼻咽喉头颈外科收治的SSNHL患者57例,其中男性26例、女性31例;根据治疗前后的听力结果将患者分为有效组27例和无效组30例。使用队列研究方法,寻找5hmC富集水平与SSNHL疗效之间的相关性。利用5hmC-Seal技术在患者治疗前的血浆胞外囊泡DNA中生成全基因组5hmC谱,比较两组不同治疗效果的5hmC谱,筛选出有价值的5hmC标志物,并进行相关功能和传导通路的初步探索。结果 共鉴定出11个5hmC标志物来预测治疗结果(曲线下面积为0.998),预测准确性较高。GO功能分析表明,调节GTPase活性、神经元投射发育、神经细胞发育等信号通路可能与内耳疾病的发病机制有关。结论 SSNHL治疗有效组和无效组的5hmC谱存在明显差异,胞外囊泡DNA来源的5hmC有可能作为有效的表观遗传生物标志物,用于SSNHL的微创疗效预测。

5-羟甲基胞嘧啶高通量检测在原发性肝癌中的诊断价值

目的探讨5-羟甲基胞嘧啶(5hmc)高通量检测在原发性肝癌中的诊断价值。方法选取2019年7月至2021年7月赣州市第五人民医院健康体检人群50名作为对照组,选取同期本院原发性肝癌患者50例作为观察组,收集两组血液样品进行5-羟甲基胞嘧啶(5hmc)高通量检测,评估两组检测结果对原发性肝癌的诊断价值。结果观察组Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期5hmc表达水平均高于对照组,且TNM分期越高5hmc表达越高(P<0.05);有远处转移患者外周血中5hmc表达高于无远处转移患者,差异有统计学意义(P<0.05);肿瘤直径>5 cm患者外周血中5hmc表达高于肿瘤直径≤5 cm患者,差异有统计学意义(P<0.05);5hmc表达随分化程度的加深逐渐升高,差异有统计学意义(P<0.05)。ROC结果显示,5hmc高通量检测的灵敏度为82.11%,特异度为89.44%,AUC为0.887。结论5hmc与病变程度有一定关系,5hmc高通量检测在原发性肝癌的诊断中具有较高的灵敏度及特异度,具有诊断价值。

5-羟甲基胞嘧啶及其TET氧合酶在神经系统发育和相关疾病中的研究进展

神经系统的正常发育是多种因素相互协调作用的结果,一旦特定因素失衡将引起相关疾病的发生。近年来不断有研究发现,DNA去甲基化过程的一类中间产物5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hm C)作为一种新的表观遗传标记,在神经系统中高水平分布,并参与认知、记忆等重要的神经功能。5hm C的形成由氧合酶家族分子(ten-eleven translocation protein,TET)催化,在多种神经系统相关疾病中,5hm C水平和TETs分子的表达都发生改变,提示TET-5hm C表观遗传机制在复杂的神经系统发生发展过程中发挥了重要的调控作用。此外,作为基因表达调控的DNA标记物,5hm C的基因定位与基因表达水平的关系也是重要的研究方向。本文就近年来5hm C和TET家族蛋白分子在神经系统发育和相关疾病方面的重要研究发现进行了综述总结,希望为相关领域研究人员深入开展研究提供重要的思路,并为相关疾病设计治疗策略提供理论支持。

TET蛋白家族和5-羟甲基胞嘧啶在肿瘤发病中的研究进展

DNA的胞嘧啶5-甲基化是一个重要的表观遗传学修饰,这种修饰在哺乳动物的发育、老化以及疾病中发挥重要作用。研究发现,TET蛋白家族可催化5-甲基胞嘧啶(5mc)羟基化的酶活性,从而生成5-羟甲基胞嘧啶(5hmc)。TET蛋白的这种催化作用可将DNA同一位点上的C、5mc、5hmc保持动态平衡。TET家族蛋白和5hmc与众多疾病的发生、发展有关,尤其是与肿瘤疾病的关系使人们对肿瘤的发生有了一个新的理解。

5-羟甲基胞嘧啶在膀胱尿路上皮癌中的水平及临床意义

目的探讨5-羟甲基胞嘧啶(5hm C)在膀胱尿路上皮癌(UC)的表达情况以及临床意义。方法采用免疫组织化学染色检测21例手术切除UC组织及癌旁尿路上皮组织中5hm C的表达情况。随后检测92例临床资料完善的手术切除UC组织中5hm C的表达情况,采用非参数Mann-Whitney U检验分析5hm C的表达和临床资料间的相关性,采用Kaplan-Meier检验进行单因素生存分析。结果 5hm C在癌旁尿路上皮组织和UC组织中的表达具有显著性差异,而5hm C在低级别和高级别的UC组织中,以及在TNM分级中的表达无明显差别。Kaplan-Meier单因素生存分析结果表明,5hm C表达水平分别与UC患者的生存率及无复发率无显著相关性。结论 UC组织中5hm C的表达水平明显下调,5hm C与UC的进展、预后和复发无相关性。

5-羟甲基胞嘧啶:早期检测消化系肿瘤的新标志物?

哺乳动物基因组DNA上5-甲基胞嘧(5-methylcytosine,5-mc)中是一种常见的表观遗传修饰.随后的研究发现10-11易位蛋白(Ten-Eleven-Translocation protein,TET蛋白)家族可将5-mc氧化成5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5-hmc),即基因组的第六碱基.最近研究发现在消化系肿瘤中可发现5-hmc水平的降低,提示5-hmc可能是一个早期检测消化系肿瘤的表观遗传标志物.为了更好地了解5-hmc和TET的作用,本文对TET蛋白的功能和5-hmc与消化系肿瘤的关系进行了如下阐述.

5-羟甲基胞嘧啶pKa值的理论研究

采用两种不同动力学循环方案,在B3LYP/6-311++G(d,p)+ZPE和B3LYP/aug-ccp VTZ//B3LYP/6-311++G(d,p)+ZPE水平上,同时考虑PCM和CPCM模型对5-羟甲基胞嘧啶(5-HMe Cyt)中N3、N4、O2不同位点质子化的p Ka值进行计算研究.结果表明:采用经验值法,5-HMe Cyt中N3位置质子化的p Ka值最大;采用质子交换法,以N3质子化的胞嘧啶为参考酸,发现CPCM模型计算结果对计算方法的依赖性较大.

表观遗传学新标记—5-羟甲基胞嘧啶检测方法的研究进展

被称为"第六种碱基"的5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hm C),广泛分布于多种哺乳动物的组织和细胞中,与胚胎发育、神经系统功能以及肿瘤研究高度相关。与5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5m C)相比,5hm C在组织中含量更低,难以精确的检测。随着研究的深入,5hm C参与的重要生物学作用逐渐被人们发现,同时也促使着5hm C的检测和定量方法不断发展。为了区分5hm C与其他胞嘧啶衍生物,很多利用化学或者酶学修饰实现靶向检测或非靶向富集5hm C的方法应运而生。因此,选择并发展灵敏、准确、可靠的5hm C检测技术对于表观遗传研究至关重要。本文重点综述了近年来发展起来的5hm C检测和测序技术,通过比较分析各种方法的优缺点,为研究人员选择特定合适的方法开展相关研究提供重要的参考。

液相色谱-串联质谱分析组织中基因组脱氧核糖核酸羟甲基胞嘧啶水平

5-羟甲基胞嘧啶通过阻止脱氧核糖核酸(DNA)甲基化转移酶1(DMNT1)甲基化胞嘧啶来影响DNA甲基化的程度。本文建立了液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)测定组织中全基因组5-羟甲基胞嘧啶水平的方法。采用苯酚-氯仿提取组织DNA,提取的DNA用88%甲酸在140℃下裂解,DNA裂解液加入同位素胞嘧啶作内标,经N2吹干后,加乙腈-水(9∶1,v/v)溶解,用LC-MS/MS检测5-羟甲基胞嘧啶的含量,并计算全基因组中5-羟甲基胞嘧啶的水平。结果表明,5-羟甲基胞嘧啶的线性范围为0.1～30 ng/mL,相关系数为0.996 9,检出限(信噪比为3计)和定量限(信噪比为10计)分别为0.057 ng/mL和0.090 ng/mL;日内相对标准偏差和日间相对标准偏差分别为5.13%和6.24%;加标回收率为90.24%～97.53%。用该方法检测了大鼠大脑组织DNA羟甲基化水平,平均结果为0.66%。该方法简便,重现性好,灵敏度较高,能满足全基因组5-羟甲基胞嘧啶定量检测的要求。

TET蛋白家族与5-羟甲基胞嘧啶在干细胞及再生医学表观遗传调控中的作用

表观遗传调控是对DNA及组蛋白的修饰,决定了何时、何地、以何种方式对遗传信息进行表达[1]。DNA甲基化是目前研究最多的表观遗传调控方式之一[2],将一个甲基共价结合在DNA胞嘧啶的5-碳位置上形成5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5mC)。过去人们曾认为DNA甲基化是一个不可逆的过程,只能通过DNA复制过程来被动稀释,但近年来对TET(ten eleven translocation)蛋白的研究发现,TET蛋白家族可以催化5mC氧化生成5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hmC)、5-甲酰胞嘧啶(5-formylcytosine,5fC)和5-羧基胞嘧啶(5-carboxylcytosine,5caC),从而消除DNA甲基化印记,促进“主动”DNA去甲基化过程[3]。

5-羟甲基胞嘧啶的研究进展

CpG二核苷酸中胞嘧啶的甲基化形式5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5mC)在哺乳动物中是一种常见的表观遗传修饰,在基因表达调控、发育调节、基因组印迹等方面发挥重要作用。近3年来研究发现,除了5mC外,胞嘧啶碱基的另一种修饰—5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hmC)在哺乳动物的多种组织中有着丰富的表达,它可能与5mC有着不同的生物学功能。文章就近年来5hmC的研究进展进行了综述。

5-羟甲基胞嘧啶在脑发育和神经系统疾病中的作用

大脑的发育和神经系统疾病的发生发展是极其复杂的过程,涉及多种因素.大量研究证实,表观遗传调控系统,如组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化和DNA甲基化,是其中一类重要的调控因素.近年来研究发现,DNA去甲基化中间产物5-羟甲基胞嘧啶(5hm C)是一种新的表观遗传标记形式,且在神经元内呈现非常高的水平.这暗示5hm C可能在脑的生长发育以及中枢神经系统疾病的发生发展过程中有着重要的调控作用.本文综述了近年来该领域的重要研究进展,并且提出一些今后的研究展望.

基于5hmC-Seal测序技术检测糖尿病肾病患者血浆游离DNA中5-羟甲基胞嘧啶的变化

目的通过生物信息学方法筛选血浆游离DNA来源的糖尿病肾病中的关键差异通路和羟甲基化修饰基因,为寻找诊断糖尿病肾病的生物标志物及阐明其潜在的分子机制奠定基础。方法利用5hmC-Seal测序方法对糖尿病和糖尿病肾病患者血浆游离DNA的5-羟甲基胞嘧啶进行富集,并通过测序得到全基因组5-羟甲基胞嘧啶,对两组患者进行差异分析得到差异羟甲基化基因,再利用差异基因的羟甲基化水平进行基因集变异分析,最后再对富集到的差异通路里的差异基因通过MCODE插件筛选关键基因,并进行单基因和多基因诊断疾病的准确性分析。结果基因集变异分析得到在糖尿病和糖尿病肾病两组患者中的差异通路:神经活性配体受体相互作用通路、肾脏上皮通路、趋化因子信号通路和已有文献报道与糖尿病肾病发病机制相关的Wnt信号通路,Wnt信号通路中富集到18个差异羟甲基化基因,通过MCODE筛选到关键模块基因有11个,分别为CTNNB1、GSK3B、CREBBP、CUL1、NFATC1、CCND3、WNT11、PRKACB、DKK1、SMAD3、CCND1,最后进行ROC分析有9个基因的诊断效能较好(AUC值≥0.8):CTNNB1、GSK3B、CREBBP、CUL1、NFATC1、WNT11、PRKACB、DKK1、CCND1。结论本研究羟甲基化测序结果表明,Wnt信号通路在糖尿病肾病发生发展中的关键作用,CTNNB1、GSK3B、CREBBP、CUL1、NFATC1、WNT11、PRKACB、DKK1、CCND1有可能成为诊断糖尿病肾病的生物标志物。

5-羟甲基胞嘧啶生物学功能研究进展

最近的研究发现,DNA胞嘧啶5号位上能发生羟甲基化修饰形成5-羟甲基胞嘧啶,这种修饰对于基因的表达和调控有着重要的影响,本文对这方面的研究进展作一介绍。

基于高通量测序技术探究糖尿病足与健康人组织DNA中的5-羟甲基胞嘧啶变化

目的 5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)作为表观遗传物质被广泛研究,但在糖尿病足的研究中较少。文中旨在研究糖尿病足患者(DFU)和健康志愿者组织基因组DNA中的5hmC的差异变化。方法 收集2021年1~12月就诊于北京大学第三附属医院确诊为DFU患者组织6例(DFU组)和Normal组织3例(对照组)。提取组织DNA,使用5hmC-Seal技术建立文库和Illumina高通量测序技术测序,筛选差异羟甲基化修饰基因(DhMGs)。采用STRING数据库构建蛋白互作网络,通过Cytoscape3.9.0软件绘制DhMGs的调控网络,并通过CytoHubba功能筛选出关键枢纽基因(Hub基因),采用DAVID数据库对Hub基因进行GO及KEGG富集分析,最后使用qRT-PCR和免疫组化进行验证。结果 共有166个上调基因和262个下调基因,其中包括NDUFB6、GALR1、GDAP1等已知的与糖尿病并发症相关的基因。DhMGs主要分布在内含子、基因间和启动子区域。通过CytoHubba分析可得到10个Hub DhMGs,分别是MAPK14、MAPK11、CDC42、MAP3K1、NCOA1、RAP1B、AGO4、RUNX1、HIF1A、PHC3。对10个Hub基因进行富集分析,在生物过程中涉及到VEGFR信号通路、Ras蛋白信号转导、肌细胞分化的正向调节以及与免疫相关的白细胞介素12分泌的正向调节等;在细胞成分中主要与细胞质、胞液等相关;在分子功能中主要有细分化调控、血管内皮生长因子受体信号通路、髓样细胞分化调控等功能。KEGG分析显示Hub基因主要富集于白细胞跨内皮细胞迁移、有丝分裂原活化蛋白激酶信号通路等。最后通过qRT-PCR和免疫组化实验得出MAPK11和CDC42在DFU组织中的表达水平均明显升高(P<0.05)。结论 糖尿病足和健康人组织DNA的5hmC修饰具有差异,MAPK11和CDC42可能成为DFU潜在的治疗靶点。

5-羟甲基胞嘧啶在神经退行性疾病中的作用研究进展

神经退行性疾病是一种慢性进行性疾病,包括阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)、帕金森病(Parkinson’s disease,PD)、多系统萎缩(multiple system atrophy,MSA)、亨廷顿病(Huntington disease,HD)等,其病因目前尚不清楚。近年研究表明,5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hmC)可能参与了AD、PD、HD等多种神经退行性疾病的发生机制。本文就近年来5hmC与表观遗传学的关系、TET家族蛋白及5hmC在神经退行性疾病中的作用进行综述。

迈向精准医学:液体活检中5-羟甲基胞嘧啶类癌症生物标志物发现的研究进展

将性能稳定且便于临床应用的生物标志物应用于癌症诊断、早期检测和预测预后可提高患者生存率,也是精准医学的关键所在。第二代测序技术可以更加灵敏而全面地分析肿瘤来源的材料的遗传和表观遗传信息。现在,研究人员能够在新的维度上监测肿瘤发生的动态变化,例如使用循环无细胞DNA(circulating cell-free DNA,cf DNA)和循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)。基于突变分析的液体活检通常无法在不同研究中得到一致的结果,部分原因在于肿瘤内和肿瘤间的异质性以及技术的限制。相比之下,患者来源的cf DNA的表观遗传分析是一个很有前景的替代方案,特别是对于早期检测和疾病监测,因为表观遗传修饰是组织特异性的,并且反映了癌症进展的动态过程。因此,基于cf DNA的表观遗传分析正成为癌症诊断和预后预测的高灵敏度且微创的手段,在未来癌症患者的精准护理中具有巨大潜力。然而,应用cf DNA的表观遗传分析的主要障碍是缺乏具有高灵敏度和稳定性的技术。我们在本文中总结了cf DNA中5-羟甲基-胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hmC)的表观基因组分析的研究进展,重点关注其对不同癌症类型的检测方法和作为生物标志物的潜在应用。

DNA羟甲基化酶十-十一易位蛋白与5-羟甲基胞嘧啶在食管鳞癌组织的表达及其临床意义

目的探讨十-十一易位蛋白(TETs)和5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)在食管鳞癌组织的表达及临床意义。方法随机选取2020年1月至2022年8月于郑州大学第一附属医院进行手术治疗的食管鳞癌患者癌组织和癌旁组织(距离癌组织2~3 cm)各10例,采用高效液相-质谱联用法(LC-MS/MS)检测5hmC在食管鳞癌中的修饰水平;采用实时荧光定量聚合酶链反应(qRT-PCR)技术检测TETs mRNA在食管鳞癌中的表达;采用蛋白质印迹法(Western blot)检测TETs在食管鳞癌中的蛋白表达水平,组间比较采用t检验。结果食管鳞癌组织中5hmC修饰水平显著高于食管癌癌旁组织[(0.21±0.03)%比(0.05±0.01)%,t=3.095,P<0.01]。TCGA数据库分析,食管癌组织中TET1表达水平显著高于食管癌癌旁组织(1.48±0.08比0.22±0.05,t=5.032,P<0.01);TET2表达水平显著高于食管癌癌旁组织(6.12±0.32比2.86±0.45,t=11.035,P<0.05);TET3表达水平显著高于食管癌癌旁组织(3.69±0.46比2.46±0.55,t=15.339,P<0.05)。RT-qPCR结果表明,食管癌组织中TET1 mRNA表达水平显著高于食管癌癌旁组织(5.93±0.28比2.58±0.15,t=15.854,P<0.05);TET2 mRNA表达水平显著高于食管癌癌旁组织(5.08±0.12比2.82±0.25,t=14.012,P<0.05);TET3 mRNA表达水平显著高于食管癌癌旁组织(4.88±0.28比3.05±0.17,t=12.715,P<0.05)。Western blot结果表明,TET2蛋白表达水平显著高于食管癌癌旁组织(2.86±0.45比1.00±0.00,t=7.895,P<0.01);TET3 mRNA表达水平显著高于食管癌癌旁组织(2.57±0.26比1.00±0.00,t=8.331,P<0.01)。结论食管鳞癌组织中5hmC表达水平高于癌旁组织,癌组织中TET2及TET3 mRNA及蛋白水平均呈高表达。

5-羟甲基胞嘧啶在消化道肿瘤中的研究进展

表观遗传学参与肿瘤的发生和发展,胞嘧啶第五位碳原子甲基化的产物5-甲基胞嘧啶(5-mC)是脱氧核糖核酸(DNA)主要表观遗传修饰。5-mC由甲基脱氧核糖核酸酶(TET)家族酶催化,首先氧化为5-羟甲基胞嘧啶(5-hmC),其次是5-甲酰基胞嘧(5-fC),最后氧化成为5-羧基胞嘧啶(5-caC)。国内外研究表明,实体肿瘤组织中5-hmC明显下降,5-hmC通过影响基因的结构和功能,调控基因表达,参与肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭和转移。

5-羟甲基胞嘧啶修饰在HBV相关肝癌中的表达及意义

目的分析调控慢性乙型肝炎和乙肝相关肝癌患者血清样本中脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)羟甲基化相关的关键基因和信号通路,探讨慢性乙肝进展为肝癌的可能机制。方法选取2020年3月~2021年11月永康市第一人民医院乙肝肝癌患者和慢性乙型肝炎患者各40例,循环核酸(circulating free DNA,cfDNA)试剂盒法提取cfDNA,采用DNA羟甲基化测序技术检测两组样本的表达谱并筛选差异修饰基因(differentially modified genes,DMGs),运用生物信息学分析方法对DMGs进行生物学功能与通路富集分析。结果检测到上调的DMGs数为28个,下调的DMGs数为3个;富集分析发现这些基因参与的主要生物学进程为单生物体过程类别、细胞类别、结合分子功能类别,主要的信号通路为代谢通路等。基于蛋白质互作网络(protein-protein interaction network,PPI)分析显示,在PPI中具有重要作用的基因为CSF2、ALB等。结论肝癌发生发展过程涉及到多个基因和通路,这些具有5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hmC)修饰差异的基因和通路或将成为预防慢性乙型肝炎转化为肝癌的潜在靶点。