水稻组蛋白单泛素化连接酶基因(OsHUB1)的克隆及其表达分析

对模式植物拟南芥的研究发现,AtHUB1基因参与调控植物对灰霉病的抗性.为了研究水稻的抗病机理,笔者利用同源搜索从水稻数据库中获得了目标基因的序列,并通过RT-PCR技术从水稻中克隆了组蛋白单泛素化连接酶基因,命名为OsHUB1.该片段包含1个2 655 bp的开放阅读框,编码了1个885氨基酸的多肽.与NCBI数据库的比对结果表明:OsHUB1的氨基酸序列与短柄草(Brachypodium distachyon)、葡萄(Vitis vinifera)、杨树(Populus tomentosa)、大豆(Glycine max)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)的泛素E3连接酶的同源性分别为78%,68%,68%,67%和62%.这些不同来源的组蛋白单泛素化连接酶都含有一个高度保守的RING指结构域.半定量表达分析结果表明:OsHUB1基因能够被水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)诱导表达,说明OsHUB1基因可能通过SA和JA介导的信号转导途径参与水稻的抗病反应.

hil-1基因通过饮食限制通路调节秀丽隐杆线虫寿命

目的揭示H1连接子组蛋白基因(H1 linker histone gene,hil-1)的生理学功能,以及其调控线虫寿命的分子机制。方法以秀丽隐杆线虫为模式生物,采用RNA干扰菌喂食、hil-1(gk229)突变体回交纯化以及过表达质粒显微注射技术来敲降、敲除以及过表达hil-1基因,然后观察线虫存活寿命及产卵情况,通过热耐受实验、百草枯应激实验和重金属Cr6+应激实验评价hil-1(gk229)突变体的抗逆性,利用实时荧光定量PCR实验以及构建双突变体线虫进一步确定hil-1调控寿命所关联的信号通路和作用靶点。结果与野生型N2线虫相比,RNA干扰后的线虫寿命以及hil-1(gk229)突变体线虫寿命明显缩短(P<0.001),而hil-1全身性过表达后线虫寿命延长(P<0.05)。与野生型N2线虫相比,hil-1(gk229)突变体线虫对热压力和氧化压力的耐受性明显降低(P<0.001,P<0.05),而对重金属的耐受能力无差异(P>0.05)。并且,相比于野生型N2线虫,hil-1(gk229)突变体线虫的发育周期缩短(P<0.001),产卵提前(P<0.001),但产卵总量没有显著变化(P>0.05)。给eat-2(ad465)突变体线虫喂食hil-1 RNA干扰菌后,hil-1表达下调不影响eat-2(ad465)突变体线虫的寿命(P>0.05)。相较于野生型N2线虫,hil-1(gk229)突变体线虫中daf-16表达水平明显下调(P<0.001),其下游基因mtl-1和ctl-1表达也下调(P<0.05,P<0.001)。与daf-2(e1370)突变体相比,daf-2(e1370),hil-1(gk229)双突变体线虫的寿命无明显变化(P>0.05),而与daf-16(mu 86)突变体相比,daf-16(mu86),hil-1(gk229)双突变线虫的寿命明显缩短(P<0.001)。与对照组相比,在表皮和肠道中RNA干扰hil-1基因表达后线虫寿命明显缩短(P<0.001)。结论hil-1基因缺失明显缩短线虫寿命,同时使线虫对热压力和氧化压力的耐受性降低。hil-1基因可能通过饮食限制信号通路调控秀丽隐杆线虫的寿命,且该作用主要在表皮和肠道。

H1oo在哺乳动物胚胎发育及其基因组重编程中的作用

染色质结构可由转录抑制状态转变为转录激活状态,从而调节早期胚胎由母型基因控制转变为合子型基因控制。作为一种特殊类型的连接组蛋白——哺乳动物特异性连接组蛋白H1oo,其表达方式具有一定的时序性,但又与其他7种连接组蛋白亚型有所不同,H1oo不但能够在卵母细胞-胚胎发育转换过程中发挥功能,而且还可能在基因组重编程过程中起到关键性作用。分析研究卵母细胞特异性连接组蛋白,有助于认识染色质重构建、基因组重编程过程以及核移植的分子机制,而且可能对克隆效率的提高有所补益。

30nm染色质纤维的结构及调控

真核细胞中,基因组DNA缠绕组蛋白八聚体形成核小体,核小体再经过多层次折叠压缩形成具有高级结构的染色质.过去30多年,科学家对30 nm染色质纤维的结构进行了大量的研究,然而关于30 nm染色质纤维的精细结构仍然存在很大的争议.本文综述了近年来对30 nm染色质纤维结构的最新研究进展,并重点阐述了最近解析的30 nm染色质纤维左手双螺旋结构.同时,我们还进一步讨论了一些对30 nm染色质纤维结构起调控作用的因子及其作用机制.最后,我们对30 nm染色质纤维结构与功能领域所面临的挑战和问题进行了展望.

H1foo在哺乳动物卵子发生和早期胚胎发育中的表达及功能研究进展

H1连接组蛋白(H1 linker histone,H1)是染色质结构和功能的关键调节因子。在相邻的核小体之间,H1与连接体DNA(linker DNA)结合构成染色质的念珠状结构,以稳定染色质的高级结构、调节基因表达。研究发现一种H1亚型,命名为卵母细胞特异性连接组蛋白(oocytespecific linker histone,H1foo),在哺乳动物卵母细胞中特异性表达。文章主要针对H1foo在卵巢卵泡、卵母细胞及早期胚胎发育中的表达分布模式,H1foo在卵母细胞减数分裂恢复和早期胚胎发育中的作用,H1foo在卵母细胞受精和体细胞核移植过程中与其他成分置换、实现基因组的完全重编程、恢复全能性中的重要作用进行综述,以期为相关机制研究提供参考。

H1foo的分子结构特征及其功能

哺乳动物细胞内存在着多种亚型的连接组蛋白,其中H1foo是首先在小鼠中发现、在卵母细胞中特异表达的一种连接组蛋白。H1foo通过与染色质的结合,改变染色质的结构,进而参与卵母细胞的成熟、受精后对精子染色质的重构及在体细胞核移植中对体细胞核的重编程等。本文就H1foo的分子结构特征、表达特点及其在受精过程、体细胞核的重编程过程中的作用作一综述。

内源性表位标记的H1FX细胞系构建及其染色质分布图谱

目的利用成簇规律间隔短回文重复序列(CRISPR)/CRISPR相关蛋白9(Cas9)基因组编辑技术对内源性H1FX进行表位标记来执行染色质免疫共沉淀测序(ChIP-seq),探究前列腺癌22Rv1细胞中H1FX在基因组上的结合位点及分布规律。方法以质粒pX330-U6-Chimeric_BB-CBh-hSpCas9为载体,设计特异性向导RNA(gRNA),构建pX330-H1FX重组质粒,引导Cas9核酸酶至接近H1FX终止密码子的位置处进行切割。以含有3×FLAG表位标签、自剪切多肽2A和遗传霉素耐药基因序列的质粒pFETCh_Donor为载体,序列两侧添加与双链断裂两侧区域同源的同源臂(HOMO),构建pFETCh_Donor-HOMO重组质粒。将pX330-H1FX重组质粒和pFETCh_Donor-HOMO重组质粒共转染到前列腺癌22Rv1细胞中,切割DNA并通过同源重组修复的方式整合表位标签。48 h后使用含遗传霉素的培养基筛选细胞。筛选出内源性表位标记的H1FX-FLAG细胞系后使用FLAG抗体进行ChIP。对ChIP富集的DNA和给料对照(Input)DNA进行建库,建库合格后送测序。后续对H1FX ChIP-seq数据与基因表达数据进行整合分析。结果Western blotting结果显示,筛选到只表达H1FX-FLAG融合蛋白的细胞系;聚合酶链反应结果显示,FLAG表位标签整合至基因组正确的位置;测序结果显示,插入序列及接头处序列正确,内源性表位标记的H1FX-FLAG细胞系构建成功。H1FX ChIP-seq数据与基因表达数据整合分析发现,高表达基因的启动子区域更倾向于缺乏H1FX的结合。结论成功构建了内源性表位标记的H1FX-FLAG细胞系,初步分析了前列腺癌22Rv1细胞中H1FX在基因组上的结合位点及分布规律,为进一步研究H1FX在前列腺癌中的作用提供参考。

30nm染色质纤维结构与表观遗传调控

真核生物的DNA以染色质形式通过逐级折叠压缩形成高级结构存在于细胞核中。染色质高级结构直接参与了真核基因的转录调控和其它与DNA相关的生物学事件,因此研究染色质高级结构对了解表观遗传学分子机制有着至关重要的作用。近些年,研究者们针对30 nm染色质高级结构提出了两个模型:螺线管模型和Zig-Zag模型。2014年,我们利用体外染色质组装体系重建了30 nm染色质纤维,运用高精度冷冻电镜技术得到了分辨率为11?的30 nm染色质纤维的精细结构,提出了30 nm染色质高级结构的左手双螺旋Zig-Zag模型。本文综述了30 nm染色质纤维结构研究方面的相关进展,并对30 nm染色质高级结构的表观遗传调控机理以及单分子成像和操纵技术在研究30 nm染色质高级结构中潜在的应用作出讨论和展望。