TET酶及其中间产物的研究进展

DNA甲基化的形式主要包括以下3种：5-甲基胞嘧啶（5mC）、N6-甲基嘌呤（N6mA）以及7-甲基鸟嘌呤（7mG）[1].目前,研究得最为广泛也最为透彻的就是主要存在于CpG岛中胞嘧啶的甲基化修饰,即5 mC.在哺乳动物基因组中大约有70%-80%的CpG岛区域的胞嘧啶存在甲基化修饰[2].而CpG岛的甲基化是基因沉默的一个重要标志,在调控基因表达过程中发挥着至关重要的作用.

TET酶的生物学功能及相关机制的研究进展

DNA甲基化(DNA methylation)及去甲基化属于常见的表观遗传修饰,可介导多种生理和病理过程。DNA甲基化及去甲基化修饰参与基因的表达调控,且二者的动态平衡可以维持遗传表达稳定性。DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase,DNMT)主要包括DNMT1、DNMT3A、DNMT3B、DNMT3L,DNA去甲基化酶(DNA demethylase)主要指10-11易位蛋白(ten-eleven-translocation protein,TET)家族,包括TET1、TET2、TET3,是调节DNA甲基化和去甲基化的重要酶类。TET酶是目前发现的调节DNA去甲基化(DNA demethylation)过程中最重要的酶。综述了TET酶在DNA去甲基化修饰中的作用机制,探讨了DNA去甲基化酶在生长发育和疾病中的关键作用,以期为今后表观遗传学的相关研究提供新思路。

TET酶及其中间产物5hmC研究进展

DNA甲基化是一种重要的表观遗传学修饰,在胚胎重编程、干细胞分化和肿瘤的发生中发挥调控作用。TET(ten-eleven translocation)酶为关键的去甲基化酶,可连续将5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5mC)氧化为5-羟甲基胞嘧啶(5-hydro-xymethylcytosine,5hmC)、5-甲酰胞嘧啶(5-formylcytosine,5fC)和5-羧基胞嘧啶(5-carboxylcytosine,5caC),这些碱基代表DNA的表观遗传修饰状态,同时调控DNA去甲基化的进程。研究TET蛋白如何调控DNA甲基化修饰和基因的表达有助于我们深入了解正常的生长发育和人类疾病的表观调控。

TET酶家族在神经胶质瘤干细胞中的分化调控机制及其潜在治疗靶点的研究进展

神经胶质瘤干细胞(glioma stem cell,GSC)是神经系统肿瘤组织中具有干细胞基本特性的细胞,具有多向分化潜能,其不对称分化导致的表观遗传修饰异质性有望成为基础研究和临床精准治疗的关键因素。TET酶家族被认为是抑癌基因的重要表达产物之一,其功能紊乱与神经胶质瘤发生相关,TET酶家族介导的DNA去甲基化过程及其表观修饰产物是治疗和诊断多形性胶质母细胞瘤(glioblastoma multiforme,GBM)的关键切入点。目前关于TET酶家族在GSC分化调控中的作用结论尚不一致。本文对TET酶家族在GSC分化过程中通过去甲基化调控基因表达的具体机制及其在DNA损伤应答和修复过程的作用加以阐述,进而说明TET酶家族表达缺失对GSC致瘤性和耐药性的影响,并对干预TET酶家族及其上游基因的功能治疗神经胶质瘤进行展望。

十八酸乙酯调控Tet酶促神经干细胞定向分化

目的探讨龟板有效成分十八酸乙酯对神经干细胞定向分化为多巴胺能神经元的影响及作用机制。方法使用SD胎鼠(E14.5-E17.5),取大脑基质进行神经干细胞分离培养。通过免疫荧光法检测Nestin用于神经干细胞鉴定,并使用NSE、GFAP对其多向分化能力进行鉴定。分别使用浓度为0.3μg/mL、3μg/mL、30μg/mL的十八酸乙酯对神经干细胞诱导分化5天。采用qRT-PCR、Western blot、免疫荧光染色、DNA斑点杂交等方法检测酪氨酸羟化酶(TH)、TET酶及DNA羟甲基化的表达水平,采用siRNA沉默Tet1基因。结果体外分离培养的细胞球呈Nestin阳性表达,贴壁分化后表达NSE和GFAP蛋白,表明该细胞具有神经干细胞的生物学特性。Western blot结果显示,十八酸乙酯诱导组的TH蛋白表达上调且量效关系明显,其中30μg/mL十八酸乙酯的作用最为显著。免疫荧光结果显示,十八酸乙酯诱导组的TH阳性表达增加。DNA斑点杂交(Dot-Blot)结果显示,十八酸乙酯诱导组5hmC整体水平显著升高。qRT-PCR结果显示,十八酸乙酯诱导组的Tet1表达显著上调差异具有统计学意义(P<0.05),而Tet2、Tet3的表达无明显改变。siRNA干扰结果显示,siTet1组的TH表达显著降低差异具有统计学意义(P<0.05),与siTet1组相比较,siTet1+十八酸乙酯诱导组的TH表达无明显上调差异无统计学意义(P>0.05)。结论十八酸乙酯能够通过调控Tet1有效地诱导神经干细胞分化为多巴胺能神经元。

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。

脂多糖对星形胶质细胞Tet1和Tet2表达的影响

目的探讨脂多糖（LPS）对人脑星形胶质母细胞瘤细胞（U87）10—11易位酶1（Tetl）、10—11易位酶2（Tet2）表达的影响。方法用LPS和（或）氯胺酮刺激星形胶质细胞，Trizol法提取总RNA，检测Tetl、Tet2mR．NA表达的变化。将细胞分为5组：对照组，不同浓度LPS组（1mg／L、10mg／L，分别标记为L1组、L10组），氯胺酮组（K组），LPS加氯胺酮组（L1＋K组）。结果与对照组比较，LPS组TetlmRNA的表达显著减少，L1组尤为显著，Tet2mRNA的表达无明显变化；而L1＋K组与L1组比较TetlmRNA的表达明显增加。结论LPS可以诱导人脑星形胶质母细胞瘤细胞TetlmRNA表达的下调，氯胺酮可以逆转这一现象。

不明原因复发性流产患者绒毛组织中DNA低甲基化及机制

目的探究不明原因复发性流产(URSA)患者绒毛组织全基因组甲基化水平和甲基化相关酶基因表达情况。方法选取URSA患者31例(URSA组)及同期正常早孕放弃妊娠行人工流产的妇女30例(对照组)。取绒毛组织,采用ELISA测定绒毛组织中总DNA的甲基化水平,实时定量PCR检测DNA甲基化转移酶1(DNMT1)、DNMT3a、DNMT3b、去甲基化酶10-11转位酶1(TET1)、TET2、TET3的mRNA水平,Western blot法检测DNMT1、DNMT2、DNMT3、TET1、TET2、TET3蛋白水平。免疫化学染色检测绒毛组织中DNMT1、DNMT3a、DNMT3b、TET1、TET2、TET3的表达和分布。结果与对照组相比,URSA组的全基因组甲基化水平显著降低,URSA组绒毛组织中DNMT1、DNMT3b的mRNA和蛋白水平显著降低,TET1、TET2的mRNA和蛋白水平显著增加。结论URSA妇女的流产绒毛组织呈现出低甲基化水平的状态,可能与DNMT1、DNMT3b上调,TET1、TET2下调有关。

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。

镉亚急性暴露对小鼠肝肾功能及甲基化水平的影响

[目的]初步探讨氯化镉(cadmium chloride,Cd Cl2)亚急性暴露(4周染毒)对小鼠肝肾功能、全基因组甲基化水平及去甲基化酶Tet1表达的影响。[方法]将48只SPF级KM小鼠(昆明小鼠,雌雄各半)随机分为4组:对照组(dd H2O)、Cd Cl2 17.5 mg/kg组、25 mg/kg组、35 mg/kg组。经口灌胃染毒(每天1次、每周5 d),共染毒4周,CO2麻醉法处死动物。测定肝脏和肾脏的脏器系数、血液常规及血液生化检查、肝肾组织病理学检查、全基因组DNA甲基化水平及Tet1酶表达水平。[结果]35 mg/kg染毒组小鼠活动度及精神状态较差。小鼠体重在各染毒周期和染毒剂量组间差异均有统计学意义,且存在交互作用(P<0.05)。与对照组相比,雄性小鼠肝脏质量和肝脏脏器系数在25 mg/kg和35 mg/kg剂量组差异具有统计学意义(P<0.05);血液常规检查结果显示,雌、雄性小鼠35 mg/kg染毒组血液白细胞(WBC)、血小板(PLT)、淋巴细胞(LYM)计数,均高于对照组(P<0.05);雄性小鼠在各个染毒剂量组间,WBC、PLT、LYM、RBC计数差异有统计学意义(P<0.05)。此外,血生化实验结果显示,各剂量组雄性和雌性小鼠中肝功能的主要指标谷丙转氨酶(ALT)、碱性磷酸酶(ALP)差异有统计学意义(P<0.05),肾功能的主要指标尿酸(UA)、血尿素氮(BUN)、肌酐(CR)差异均有统计学意义(P<0.05)。组织病理学分析发现25 mg/kg和35 mg/kg组雄性小鼠肝脏及肾脏呈现明显的病理性改变。Tet1 m RNA及其蛋白表达水平仅在雄性小鼠的肝脏、肾脏中表达的差异有统计学意义(P<0.05)。焦磷酸测序结果显示,雄性小鼠肝脏、肾脏甲基化水平表达差异有统计学意义(P<0.05),且其与Tet1 m RNA表达呈负相关(r=-0.473,P<0.05;r=-0.134,P<0.05)。[结论]Cd Cl2亚急性染毒可以诱导小鼠肝肾功能损伤,且对全基因组甲基化水平和去甲基化酶Tet1表达呈现出性别差异影响,雄性小鼠的肝肾组织Tet1表达参与调控全基因组DNA甲基化水平改变。

DNA甲基化及5-羟甲基胞嘧啶与抑郁症的研究进展

抑郁症作为精神科最常见的疾病之一,至今病因尚未完全阐明。现有研究提示,遗传与环境的交互作用在抑郁症发病机制中具有重要地位。近年来,研究发现表观遗传学与抑郁症的发生发展可能存在紧密关系。现综述表观遗传学中的研究热点DNA甲基化修饰、5-羟甲基胞嘧啶与抑郁症之间的关系,旨在更全面地为抑郁症的病因和治疗提供新证据和方向。