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。

m^(6)A及m^(5)C甲基化修饰通过促进细胞增殖与转移影响癌症的发生和发展

在RNA中已经发现了170多种化学修饰,RNA甲基化修饰是一个重要的转录后修饰过程,N6-甲基腺苷(m^(6)A)和5-甲基胞嘧啶(m^(5)C)普遍存在于真核生物和原核生物中,使得RNA甲基化在调控基因表达进而影响细胞生物活性的研究越来越受到重视。与细胞增殖和转移有关的信号通路调控肿瘤免疫、代谢等细胞活动,并在调节器官大小、组织再生和干细胞自我更新中起着关键作用,影响癌症的发生和发展。在本综述中,我们讨论m^(6)A及m^(5)C甲基化修饰通过一些热门通路调控癌症的发生和发展,这为我们从RNA甲基化的角度理解疾病和寻找新的治疗方法提供了新的理论基础。

m5C甲基化修饰及其在肿瘤免疫治疗中的研究进展

表观遗传修饰在真核细胞生物学过程中有重要的调节作用。肿瘤免疫疗法是治疗癌症的重要手段和临床策略。5⁃甲基胞嘧啶(5⁃methylcytosine,m5C)是继N6甲基腺苷(N6⁃methyladenosine,m6A)之后发现的表观遗传调控网络的重要组成部分。RNA的m5C甲基化修饰能影响被修饰RNA分子的命运,并在包括RNA稳定性、蛋白质合成和转录调控在内的各种生物学过程中发挥重要作用。最近研究表明,m5C甲基转移酶、去甲基化酶、甲基化识别蛋白与多种细胞生物学过程和系统性疾病有关,包括肿瘤的发生、转移和肿瘤免疫微环境等。m5C甲基化修饰可在多个水平上广泛影响基因表达和肿瘤发生发展的生物学过程,但其具体机制及与其他表观遗传修饰的相互作用尚未阐明,其在恶性肿瘤中的调控机制、风险评估和靶向治疗的研究有待深入。本文将从m5C的动态调节网络、m5C修饰在实体瘤中的生物学作用及在肿瘤免疫治疗中的潜在靶点等进行综述。

m^(5)C甲基化在肿瘤中的调控机制和功能研究进展

甲基化是一种RNA转录后修饰的主要方式,目前对于RNA甲基化的研究在编码和非编码RNA中都有着突破性的进展,发现其跟包括癌症在内的多种疾病中都有着独特的作用,并且无论是正常的生理过程还是疾病的发生发展,RNA甲基化修饰都是不可或缺的存在。RNA甲基化可以分成许多不同的类型,而本综述主要介绍5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,m^(5)C),它是RNA甲基化中最主要的方式之一,其作用机制的研究主要集中在参与调节RNA的稳定性、核输出、转录和翻译方面。尤其本研究集中在肿瘤的发生发展中,m^(5)C甲基化修饰能起到促进转移、侵袭和耐药性等方面的作用。我们将介绍甲基化,包括与其相关的甲基转移酶、去甲基化酶、相关结合蛋白及与RNA的作用方式,重点在介绍其与肿瘤的关系,包括调控机制和功能等,为肿瘤的治疗提供新的思路。

RNAm^(5)C甲基化修饰在消化系统癌症中的作用机制

RNA的5-甲基胞嘧啶(m^(5)C)甲基化是一种常见的转录后修饰类型,该RNA甲基化修饰过程受到RNA m^(5)C甲基转移酶及其结合蛋白等调控体系的联合作用。RNA m^(5)C甲基化调控与消化系统癌症密切相关,其水平异常影响癌症的发生发展进程,m^(5)C水平升高可促进特定的癌细胞增殖、侵袭和迁移。RNA m^(5)C甲基化及调节体系有望成为消化系统癌症的新型生物标志物,为其预防、干预和治疗提供潜在的作用靶点。

5-甲基胞嘧啶及胞嘧啶无辐射失活的半经典动力学模拟和CASSCF计算

采用半经典动力学方法模拟了5-甲基胞嘧啶(5m-Cyt)和胞嘧啶(Cyt)在267nm紫外光辐射下的光物理失活过程.模拟发现,5m-Cyt和Cyt的激发态通过C5-C6键的扭曲以及甲基(或H5)和H6原子平面外振动失活.失活时,甲基(或H5)和H6原子几乎与环面垂直并指向不同方向,形成"双自由基态".由于甲基的体积比H原子的大,振动频率较小,使得C5原子的变形受到抑制,导致5m-Cyt的激发态寿命比胞嘧啶更长.完全活性空间自洽场(CASSCF)计算显示,5m-Cyt的圆锥交叉(CI)点能量比Cyt高0.3eV,这也证明5m-Cyt演化至CI需要克服更大的能垒,因此激发态寿命长于胞嘧啶.

5-氮杂-2’-脱氧胞嘧啶对乳腺癌细胞CDH4启动子去甲基化的作用

背景与目的:钙黏素(cadherin,CDH)是一类重要的细胞黏附分子,CDH4在恶性肿瘤中表达下降的重要机制之一是基因启动子区的异常甲基化。本研究旨在探讨5-氮杂-2’-脱氧胞嘧啶(5-aza-2’-deoxycytidine,5-Aza-CdR)诱导人乳腺癌细胞株MCF-7中CDH4基因启动子去甲基化后该基因恢复表达情况及功能状态。方法:5-Aza-CdR作用MCF-7细胞后,甲基化特异性PCR(methylation-specific PCR,MSP)法检测5-Aza-CdR对MCF-7细胞CDH4启动子甲基化的影响,RT-PCR检测5-Aza-CdR作用前后MCF-7细胞中CDH4的表达,MTT法检测MCF-7细胞的存活率,并通过划痕试验检测5-Aza-CdR处理前后MCF-7细胞迁移力的变化。结果:5-Aza-CdR逆转了MCF-7细胞CDH4的甲基化状态,CDH4 mRNA表达恢复,且恢复表达程度与5-Aza-CdR药物浓度呈正比,经不同浓度(10、20和40μmol/L)处理后,MCF-7细胞的增殖速度明显减慢,与5-Aza-CdR浓度为0μmol/L的对照组比较,各处理组细胞存活率差异有统计学意义(P<0.05),明显抑制了MCF-7细胞的迁移力。结论:CDH4启动子甲基化导致细胞株MCF-7中CDH4表达沉默,5-Aza-CdR能重新激活乳腺癌细胞株MCF-7细胞中CDH4的表达,抑制MCF-7细胞增殖和迁移,这可能是其引起乳腺癌细胞株MCF-7生物学行为改变的机制之一。

基于双向门控循环单元的5-甲基胞嘧啶位点预测

5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,m5C)是一种重要的转录后修饰,大量证据表明,m5C在许多生物学过程中起着至关重要的作用.准确鉴定m5C位点有助于更好地了解其生物学功能.为此提出了一个名为pm5C-BGRU的模型,该模型通过拼接独热编码(One-hot encoding)和核苷酸化学性质(nucleotide chemical property,NCP)进而对RNA序列进行特征提取,并基于双向门控循环单元(Bidirectional Gated Recurrent Unit,BiGRU)来识别m5C位点.将该方法在人类、小鼠和拟南芥三个物种的m5C数据集上进行建模和测试,并对照已有的预测模型进行评估.结果表明,pm5C-BGRU在交叉验证和独立数据集测试中均取得优异效果,该模型有望成为鉴定m5C位点的有力工具.

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。

大黄素对胰腺癌细胞5-甲基胞嘧啶表达的影响及对抑癌基因ppENK去甲基化的作用

目的 探讨大黄素对胰腺癌细胞Panc1基因组5-甲基胞嘧啶(5 mc)表达的影响及对抑癌基因ppENK启动子区CpG岛的去甲基化作用。方法 CCK8用于检测不同浓度大黄素对Panc1胰腺癌细胞生长的影响,摸索最佳用药浓度;Dot-blot法检测不同浓度大黄素作用下胰腺癌Pancl基因组5 mc和5-羟甲基胞嘧啶(5hmc)的改变;mRNA-Seq检测不同浓度大黄素对基因表达谱的影响,利用甲基特异性PCR(MSP)检测不同浓度大黄素对ppEnK基因甲基化状态的影响。结果 大黄素以浓度梯度和时间梯度依赖性抑制Panc1细胞生长,其半数抑制率(IC_(50))约40μmol/L。Dot-blot结果证实40μmol/L的大黄素可以明显抑制Pancl细胞基因组5mc的表达(P<0.05),但是对5hmc的表达无明显影响。mRNA-Seq表明不同浓度大黄素可使基因表达谱发生差异改变,MSP证实大黄素可使ppENK甲基化状态减弱,非甲基化状态增强。结论 大黄素可以降低胰腺癌细胞Panc1基因组5mc的表达,并对抑癌基因ppENK发挥一定程度的去甲基化作用,抑制胰腺癌细胞生长。

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。

miR-589-5p靶向调控TET2对人脑微血管内皮细胞增殖和凋亡的影响

目的探讨miR-589-5p靶向调控甲基胞嘧啶双加氧酶2(TET2)对人脑微血管内皮细胞(hBMVECs)增殖和凋亡的影响。方法体外培养hBMVECs,进行细胞转染和双萤光素酶检测;将细胞分为对照组、LPS组、miR-NC+LPS组和miR-589-5p inhibitor+LPS组,处理24 h后检测细胞增殖率和细胞凋亡率,同时检测细胞中miR-589-5p和TET2相关mRNA和蛋白表达水平。结果检索TargetScan数据库显示,miR-589-5p对TET2有潜在的结合位点。与对照组相比,其余各组细胞凋亡率及miR-589-5p mRNA、Nod样受体蛋白3(NLRP3)蛋白、半胱氨酸天冬氨酸酶(Caspase)-1蛋白、白细胞介素-1β(IL-1β)蛋白、Caspase-3蛋白水平均增加(P<0.05),细胞增殖率及TET2 mRNA、TET2蛋白水平均降低(P<0.05);与LPS组和miR-NC+LPS组相比,miR-589-5p inhibitor+LPS组细胞凋亡率及miR-589-5p mRNA、NLRP3蛋白、Caspase-1蛋白、IL-1β蛋白、Caspase-3蛋白水平均降低(P<0.05),细胞增殖率及TET2 mRNA、TET2蛋白水平均增加(P<0.05);LPS组和miR-NC+LPS组细胞增殖率、细胞凋亡率及miR-589-5p mRNA、TET2 mRNA、TET2蛋白、NLRP3蛋白、Caspase-1蛋白、IL-1β蛋白、Caspase-3蛋白水平比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。结论在LPS环境下,hBMVECs中的miR-589-5p表达增加,通过转染miR-589-5p inhibitor可以增加TET2表达,促进hBMVECs增殖,并抑制hBMVECs凋亡。

亚甲基四氢叶酸还原酶基因C677T多态性与胃癌患者对5-FU化疗敏感性的关系

背景和目的亚甲基四氢叶酸还原酶(methylenetetrahydrofolatereductase,MTHFR)基因变异影响MTHFR的活性,以致影响体内5,10-MTHF的浓度,从而影响5-FU的抗瘤活性。本研究旨在观察MTHFR基因C677T多态性对预测胃癌患者对5-FU的敏感性和化疗毒性的影响。方法收集经病理学确诊的晚期胃癌75例。所有病例化疗前抽外周静脉血2ml,用PCR-RFLP技术检测研究对象的MTHFR基因型。基因型分为野生型纯合子(C/C)、杂合子(C/T)、变异型纯合子(T/T)3种类型。所有患者经含5-FU为基础的联合化疗方案化疗。结果75例晚期胃癌患者中,MTHFRC/C基因型24例(32.0%),MTHFRC/T基因型33例(44.0%),MTHFRT/T基因型18例(24.0%)。其中22例PR,29例NC,24例PD,化疗总有效率29.3%。MTHFRT/T基因型患者的化疗有效率(20/24,83.3%)明显高于MTHFRC/C基因型患者(2/24,8.3%)(χ2=24.01,P<0.001),同样高于MTHFRC/T基因型患者(5/33,15.2%)(χ2=22.7,P<0.001)。MTHFRC/C基因型患者的化疗有效率与MTHFRC/T基因型患者之间无显著性差异(χ2=0.6,P=0.439)。非条件多元Logistic回归分析(调整性别、年龄、化疗方案、辅助化疗因素的影响)结果显示C/C+C/T基因型患者对化疗有效的可能性为T/T基因型患者的0.017倍(95%CI0.003～0.102,P<0.001)。

DNA修饰碱基5-甲基胞嘧啶和8-羟基鸟嘌呤的毛细管气相色谱分析及质谱鉴定

探索了GC/FID定量分析DNA修饰碱基 5 甲基胞嘧啶和 8 羟基鸟嘌呤的实验条件 ,用GC/MS鉴定各有关成分。结果表明 ,DNA水解物中不同成分可被成功地衍生和分离 ;5 甲基胞嘧啶和 8 羟基鸟嘌呤的相对摩尔反应因子分别为 3 0和 1 3;灵敏度分别为 5 50× 1 0 9mV·s/ g和 7 59× 1 0 1 0 mV·s/ g ;检测限可分别达 36 4pg/s和 1 5 8pg/s ;整个分析流程的相对标准偏差小于 2 0 %。

鳜鱼传染性脾肾坏死病毒的胞嘧啶5-甲基转移酶基因结构及其序列分析

对鳜鱼传染性脾肾坏死病毒 (infectiousspleenandkidneynecrosisvirus,ISKNV)的胞嘧啶 5 -甲基转移酶(MTase)基因的结构及序列进行了分析。序列比较分析表明 ,ISKNVMTase编码区全长 6 84bp ,编码长 2 2 7个氨基酸的蛋白质 ,推测分子量为 2 5 85 5D。与一些细菌的MTase比较 ,ISKNVMTase也含有负责转移甲基的 4个保守区 ,但缺乏识别靶序列的保守区。比较ISKNV与其它 6种脊椎动物虹彩病毒的MTase序列并建立系统树 ,ISKNV显著不同于蛙病毒属和淋巴囊肿病毒属。 7种脊椎动物虹彩病毒MTase具有高度保守区 ,可以此设计引物用PCR方法鉴定脊椎动物虹彩病毒。

RNA m^5C甲基化的研究进展

RNA 5-甲基胞嘧啶(m^5C)甲基化修饰是主要的RNA转录后修饰之一。这种修饰存在于几乎所有类型RNA中,受甲基转移酶、去甲基转移酶及结合蛋白的调控,具有调节核mRNA输出及RNA可变剪切、增加RNA稳定性、调节蛋白质翻译及RNA-蛋白质互相作用、维持RNA正常结构等作用。其水平异常与肿瘤、神经系统缺陷、心血管系统疾病和异常分化等疾病密切相关。为全面了解RNA m^5C的研究现状,本文将从RNA m^5C的分布特点、调控机制、生物学作用及其与疾病的关系等方面进行综述。

5-甲基胞嘧啶-BH_3复合物构型及异构化机理的理论研究

用B3LYP/6-311+G(d)及MP2/6-311+G(d)计算方法,对5-甲基胞嘧啶与BH3所形成复合物及异构化反应进行了研究,获得了6种复合物及4个异构化过渡态.在考虑基组重叠误差校正基础上,得到了结合能及变形能等信息,并用自然键轨道分析法讨论了其相互作用情况.结果表明,BH3与5-甲基胞嘧啶中N(3),O及N(4)相连形成稳定复合物a,b1,b2和c,其结合能分别为104.58,92.25,63.49和43.41kJ·mol-1;复合物a,b1,b2,c和d既可通过BH3与5-甲基胞嘧啶不同部位结合直接生成,也可通过BH3整体迁移实现相互转化;甲基化对复合物稳定性及相互异构化能垒无明显影响.

5-甲基胞嘧啶水解反应机理的理论研究

采用密度泛函理论方法,在B3LYP/6-31G**水平下研究了5-甲基胞嘧啶(m5C)水解反应的微观机理和势能剖面.计算结果表明,5-甲基胞嘧啶的水解反应有两条反应途径:(A)水分子进攻m5C生成中间体IM1,然后氨分子充当桥生成终产物胸腺嘧啶;(B)水分子进攻m5C首先生成四配位的中间体IM2,然后中间体分解成终产物胸腺嘧啶和氨分子.能量计算结果表明,5-甲基胞嘧啶的水解反应决速步的活化能垒较高,在自发状态下,5-甲基胞嘧啶的水解反应难于进行.

2 R-羟甲基-5 S-(5′-氟胞嘧啶-1′-)-1,3-氧硫杂环戊烷的合成

报道了 2R 羟甲基 5S (5′ 氟胞嘧啶 1′ ) 1,3 氧硫杂环戊烷 (FTC)及其关键中间体 5R 乙酰氧基 1,3 氧硫杂环戊烷 2 羧酸 (1′R ,2′S ,5′R) 薄荷酯的合成 ,并对文献报道的路线进行了改进 ,特别是避免使用昂贵而敏感的三甲基碘硅烷 ,易于工业化生产。

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。