卵子发育过程中染色质重构和基因转录调控

卵子发育是复杂的生理过程.卵子发育过程中染色质结构发生显著的变化,经历由非环绕核仁型向环绕核仁型卵子的转变,并伴随基因转录活性的改变.表观遗传修饰在染色质重构和基因转录调节中发挥重要作用,主要通过组蛋白乙酰化/去乙酰化的平衡实现.颗粒细胞和卵细胞胞质的积聚可能为卵子染色质重构和转录抑制提供初始信号.对卵子发育过程中染色质结构和基因转录调控的表观遗传学变化综述.     

卵子发育过程中组蛋白的动态变化

表观遗传修饰是指不改变DNA序列的可逆性修饰,包括DNA甲基化、RNA干涉、基因组印迹和组蛋白密码等多方面,在生物体生长发育过程中对基因表达和调控有重要作用。在卵子发育过程中,卵母细胞经历了一系列的表观遗传动态修饰,这一表观遗传成熟过程对于卵子的减数分裂及发育能力至关重要。其中组蛋白的转录后修饰及不同组蛋白的替换对异染色质的形成及卵母细胞基因组重塑过程起关键作用。现对卵子发育过程中组蛋白甲基化、乙酰化、磷酸化等共价修饰及不同组蛋白替换的研究现状做一总结。     

卵子发育过程中组蛋白的动态变化

表观遗传修饰是指不改变DNA序列的可逆性修饰,包括DNA甲基化、RNA干涉、基因组印迹和组蛋白密码等多方面,在生物体生长发育过程中对基因表达和调控有重要作用.在卵子发育过程中,卵母细胞经历了一系列的表观遗传动态修饰.这一表观遗传成熟过程对于卵子的减数分裂及发育能力至关重要.其中组蛋白的转录后修饰及不同组蛋白的替换对异染色质的形成及卵母细胞基凼组重塑过程起关键作用.现对卵子发育过程中组蛋白甲基化、乙酰化、磷酸化等共价修饰及不同组蛋白替换的研究现状做一总结.     

常见组蛋白修饰调控滋养层细胞谱系分化的研究进展

胎盘是决定妊娠建立及维持胎儿正常生长发育的重要器官, 其介导了母胎间的复杂对话。滋养层细胞是执行胎盘功能的一类重要细胞类型, 在胎盘发育过程中, 滋养层干细胞可分化为多种滋养层细胞亚型, 从而维持胎盘的结构和功能。组蛋白修饰可通过调控染色质的结构及基因转录参与滋养层细胞谱系的建立和维持。本文系统性总结了重要组蛋白甲基化及乙酰化修饰调控滋养层干细胞分化及胎盘发育的复杂作用及机制。     

蛋白质乙酰化与精子DNA稳定性和精子活力

表观遗传学参与调节精子发生和精子形成,其中组蛋白及非组蛋白乙酰化对生精细胞染色质结构重建以及精子活力起关键作用。环磷酸腺苷（cAMP）反应元件连接蛋白（CREB）的结合蛋白（CREB-binding protein,CBP）和p300是两个乙酰化酶,能使核心组蛋白发生乙酰化,其乙酰化作用能被乙酰化酶抑制剂（INHAT）所抑制。睾丸特异的布罗莫结构域（BRDT）蛋白为保守的核蛋白,能够识别乙酰化和非乙酰化的组蛋白。在精子发生早期,BRDT调节基因转录;在精子形成阶段,BRDT识别高度乙酰化组蛋白,接着组蛋白被鱼精蛋白替代,从而使精子形成致密的染色质。非组蛋白α微管蛋白（α-Tubulin）去乙酰化则降低精子活力,在少弱精患者精子中乙酰化α微管蛋白（acetylated α-tubulin,Ac-α-Tu）明显下降。     

表观遗传学和人类疾病

表观遗传的改变对于生物体各种细胞类型的发育与分化具有关键性的作用.目前表观遗传学的研究热点是在发育和疾病发生过程中,基因表达相关的染色质和染色体结构对表观遗传学机制的影响,以及对表观遗传学进行更深入的定义.对于表观遗传状态会受到环境的影响或衰老的干扰,包括癌症和其它疾病发生过程在内的表观遗传的变化也需要更深入的研究.     

表观遗传学及其应用研究进展

近年来,表观遗传学方面的研究受到人们的广泛关注,表观遗传学是指不涉及DNA序列改变的基因或者蛋白表达的变化,并可以在发育和细胞增殖过程中稳定传递的遗传学分支学科,主要包括DNA甲基化,组蛋白共价修饰,染色质重塑,基因沉默和RNA编辑等调控机制。随着研究的深入,人们发现表观遗传学与多种疾病的发生发展有关,本文就表观遗传学的主要内容及其在相关疾病中的应用做一综述。     

染色质重塑因子对哺乳动物配子发生及早期胚胎发育进程影响的研究进展

真核生物中染色质重塑因子种类繁多, 根据ATP酶和其他组成蛋白亚单位的不同大致可以分为四类:SWI/SNF、ISWI、CHD和INO80。不同的染色质重塑因子在不同的层面通过对染色质结构的改变来影响基因转录调控等, 以确保细胞内各种生物学进程的准确运行。目前, 关于染色质重塑因子在哺乳动物配子发生及早期胚胎发育过程中发挥作用的研究尚不普遍。本文将以四类染色质重塑因子为切入点对此进行简单综述, 为深入了解染色质重塑因子在生殖发育等方面的功能提供理论依据。     

组蛋白乙酰化酶和去乙酰化酶与胚胎发育

过去十几年从酵母和哺乳动物中鉴定出6类组蛋白乙酰化酶(HATs)和4类组蛋白去乙酰化酶(HDACs)。HATs和HDACs分别与基因转录的活化和抑制有关。胚胎早期组蛋白乙酰化阶段性分布与合子基因组的转录调节有关,组蛋白去乙酰化引起的转录抑制状态对早期胚胎发育至关重要。应用基因敲除/基因敲入HATs/HDACs方法建立的小鼠胚胎模型死于胚胎期或出现某些器官形态发育及功能异常。不同的HATs/HDACs对胚胎特定器官形成必不可少,与某些先天性疾病的发生密切相关。     

线粒体在卵子和早期胚胎发育中的研究

线粒体是胞质中重要和独特的细胞器。在卵子成熟和胚胎早期发育过程中,线粒体经历了一系列形态和位置的改变,其结构尤其内膜的各种成分与线粒体的功能密切相关。线粒体DNA(mtDNA)具有较高的突变率和缺失率,卵子中完整mtDNA拷贝数或者mtDNA转录水平与发育潜能有关。在线粒体内,通过氧化磷酸化作用进行能量转换生成三磷酸腺苷(ATP),为细胞的各项活动提供能量。胚胎的发育与线粒体膜电位呈正相关。通过转胞质治疗改善缺陷卵子,恢复卵子支持胚胎正常发育的能力。     

DNA甲基化及其影响因素

在人类基因组中,DNA甲基化是一种重要的表遗传修饰,它与多种疾病发生密切相关。DNA甲基化在基因转录过程中起着重要的作用,与组蛋白修饰、染色质构型重塑共同参与转录调控。目前研究发现,基因组中DNA甲基化的水平与DNA甲基转移酶(DNMT)、组蛋白甲基化、饮食与环境、RNA干扰和病毒感染等多种因素有关。     

饮食限制延缓衰老的表观遗传学机制

目的 近年来兴起的表观遗传学被认为在饮食影响健康、延缓衰老中发挥重要的作用。本文旨在从表观遗传学视角分析饮食限制延缓衰老的机制,为临床上抗衰老及其防治相关疾病提供理论参考。方法 系统综述了表观遗传学与衰老的关系,及饮食限制延缓衰老的表观遗传调控方式。结果 饮食限制通过DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA调控和染色质重塑等表观遗传修饰调节基因表达,进而影响衰老及其相关疾病的发生发展。结论 饮食限制是一种有效的可操作的环境因素,可通过调节表观遗传修饰进而延缓衰老,保持健康。     

Oogenesis and embryogenesis inhibition induced by two new ethyl-carbamates in the cattle tick Rhipicephalus microplus

The purpose of this work was to contribute to the understanding of the mechanism of action of two new ixodicides. The histological and ultrastructural alterations of Rhipicephalus microplus oocytes (San Alfonso strain) treated with two new ethyl-carbamates (ethyl-4-bromophenyl carbamate and ethyl-4-chlorophenyl carbamate) by the adult immersion test were evaluated by light microscopy and transmission electron microscopy. The effects of the carbamates on embryogenesis in eggs were evaluated by fluorescence microscopy using DAPI staining. Both ethyl-carbamates inhibited the maturation of most oocytes and induced a concentration-dependent decrease (r² = 0.5, p < 0.05) in the embryonation percentage in the small number of eggs oviposited by treated ticks. Evident ultrastructural alterations were observed in the oocytes from ticks exposed to the ethyl-carbamates, including modification of the chorion structure, myelinic bodies and autophagic vacuoles that were associated with degenerated organelles (mitochondria, endoplasmic reticulum and yolk granules), nucleolus fragmentation and chromatin clumping in germinal vesicles. In conclusion, these ethyl-carbamates affect the reproductive potential of R. microplus due to their negative effects on oogenesis and their repercussions for embryonic development.     

非编码RNA在精子发生中的功能

人类基因组约1%～2%的基因编码蛋白质，剩余98%的编码产物被称为非编码RNA（noncoding RNAs，ncRNAs）。NcRNAs在很多生命活动中都起作用，也参与调控精子发生。NcRNAs能够在转录水平及转录后水平调控基因表达，其以RNA形式在基因印迹、细胞凋亡、肿瘤发生、表观遗传修饰等生理病理过程中发挥作用。精子在睾丸中产生经历着一个漫长而复杂的变化，从精原干细胞（spermatogonial stem cell，SSC）经过有丝分裂、减数分裂直到形成带有尾巴的成熟精子，这一过程除了受到激素和转录因子的调控，ncRNAs也在精子发生中发挥作用。NcRNAs可以调控SSC自我更新和分化，参与减数分裂等过程，并且在精子细胞中也有表达。本文从3类ncRNAs在精子发生不同阶段所进行的调控作用进行综述。