RNA可变剪接的表观遗传学机制
LncRNA的结构、功能及其作用机制研究综述-生物化学论文-生物学论文
LncRNA的结构、功能及其作用机制研究综述-生物化学论文-生物学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——研究发现，在哺乳动物基因组中，只有不到2%的转录产物具有蛋白编码功能，其余98% 均为非编码RNA （noncoding RNA,ncRNA）[1,2]. 根据核苷酸序列的长度，ncRNA 可分为短链ncRNA （short/small ncRNA）和长链LncRNA（long ncRNA）,二者之间并没有特别严格的界限，仅以ncRNA 核苷酸序列的长度来区分，一般将长度大于200 核苷酸ncRNA定义为LncRNA[3.7]. 根据核苷酸序列长度定义LncRNA 虽已得到了普遍的公认，但缺乏严谨性[8],已有报道证实，有些LncRNA 的长度就小于200 个核苷酸[9]. LncRNA 分布广泛，在动物[10,11]、植物[12]、酵母[13]甚至病毒[4]中均发现有LncRNA 存在，其功能几乎涉及到生物体生理及病理的全部生物学过程，既能调节细胞的增殖、分化及代谢等生理过程，也参与调节机体的各种病理过程，如癌症、糖尿病、免疫病、阿尔茨海默病等[14,15,32 ,41]. 本文对近年来有关LncRNA 的结构、功能及其作用机制的研究进展进行综述。
1 LncRNA 的分子结构尽管在过去20 多年里，也有关于LncRNA 的一些报道，但高通量测序技术的发展才使得从基因水平研究LncRNA 成为可能[15]. 为了更深入地展开LncRNA 相关研究，了解其功能及作用机制，科学家们根据LncRNA 在基因组中所处的位置及背景，将LncRNA 分为基因间LncRNA （intergenic LncRNA）和内含子LncRNA （intronic LncRNA）以及正义LncRNA （sense LncRNA）和反义LncRNA （antisenseLncRNA）等4 种类型[4],也有人将LncRNA 分为5类，即正义、反义、双向、基因内LncRNA 及基因间LncRNA 等5 种类型[2,8].结构是功能的基础，任何物质的功能发挥都离不开其特有的分子结构，研究一个物质的结构是了解其功能及其作用机制必要前提。
植物表观遗传学和RNA修饰的相互作用及其对植物逆境响应中的调节作用
植物表观遗传学和RNA修饰的相互作用及其对植物逆境响应中的调节作用植物是生物界中最重要的一类生物，是维持地球生物多样性和生态平衡的重要组成部分。
植物在自然遭遇逆境时，会通过一系列复杂的信号传导网络，以保持其生存和繁衍能力。
研究发现，植物在逆境中适应的机理和生物过程中，表观遗传学和RNA修饰这两个层面的调节是十分重要的。
表观遗传学这个名称是在2000年代初期提出的，是指一个生物体在没有改变其DNA序列的前提下，通过化学修饰、染色质结构改变等方式，调节基因的表达模式的遗传现象。
表观遗传学相关的修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA等。
这些表观遗传学上的调节具有可塑性强的特点，可以很好地适应环境信号，使细胞在逆境中更好地应对挑战。
DNA甲基化是表观遗传学中一种最为基础和普遍的修饰方式，是指细胞通过添加甲基基团到DNA分子上，改变DNA序列的结构和染色质的紧密度，从而调节基因表达。
研究发现，在植物的逆境响应中，DNA甲基化在体内发挥了重要的调节作用。
例如，高浓度盐、低温、干旱等逆境条件，会导致植物体内细胞外液中Ca2+浓度的升高，从而激活钙信号传导通路。
而在钙信号通路的调节过程中，参与钙信号适应过程的基因，往往受到DNA甲基化的调节影响。
除了DNA甲基化，还有一些其他的表观遗传学调节方式，例如组蛋白修饰和非编码RNA调节等。
组蛋白修饰是指细胞通过改变染色质结构，增加或降低基因的可读性和表达，从而对基因表达进行调节的方式。
在植物的逆境响应中，组蛋白修饰也起到了一定的重要作用。
例如，在土壤中的重金属和有机污染物等逆境条件下，植物的生理反应和基因表达必须通过组蛋白修饰等方式进行调节，才能让植物在逆境中生存和繁衍。
非编码RNA包括长链非编码RNA和短链非编码RNA等多种类型，与DNA甲基化和组蛋白修饰共同构成了表观遗传学的三大调节层面之一。
研究表明，在植物的逆境响应中，非编码RNA调节机制也起到了关键的作用。
rna的可变剪接名词解释
rna的可变剪接名词解释在生物学领域中，RNA的可变剪接是一个重要的概念。
在这篇文章中，我们将对可变剪接进行详细的解释和探讨。
1. 什么是RNA的可变剪接？RNA可变剪接是指基因表达过程中，通过在RNA转录过程中选择性剪切外显子（exon）和内含子（intron），从而产生多种不同的mRNA亚型的过程。
这种剪接过程使得一个基因能够编码多种不同的蛋白质，增加了基因的功能和表达的多样性。
2. 可变剪接的机制可变剪接的机制涉及到多种蛋白质和核酸的相互作用。
在RNA转录过程中，剪接酶会识别内含子与外显子的边界，并切断两者之间的连接。
然后，外显子会被连起来，形成成熟的mRNA，而内含子则会被剪除。
这个剪接过程通常由剪接信号序列来指导，而这些信号序列存在于基因的DNA序列中。
3. 可变剪接的类型可变剪接有多种类型，包括：- 保留外显子：某些外显子可能会被选择性地保留在成熟的mRNA中，从而影响蛋白质的功能和结构。
- 选择性剪切：在剪接过程中，一些外显子或内含子可能会被选择性地剪除或保留，产生不同的mRNA亚型。
- 备用剪接位点：在剪接过程中，可发生在不同的剪接位点上，从而产生具有不同外显子组合的mRNA亚型。
4. 可变剪接的意义与功能RNA的可变剪接对于生物体具有重要的意义和功能，如下所示：- 增加蛋白质的多样性：通过可变剪接，单个基因可以产生多个mRNA亚型，从而编码多种不同的蛋白质。
这种多样性使得生物体能够在不同的条件下调节基因的表达和功能。
- 调节基因表达：可变剪接可以影响mRNA的稳定性和翻译效率，进而调节基因的表达水平。
- 调控生物过程：可变剪接在生物体的许多生物过程中发挥着重要的调控作用，包括细胞分化、发育、免疫应答等。
- 疾病与可变剪接：许多疾病与可变剪接异常相关，如某些癌症、神经系统疾病等。
研究可变剪接异常可以帮助我们更好地理解疾病的发生机制，并开发相应的治疗方法。
5. 可变剪接研究的进展近年来，随着高通量测序技术和生物信息学的快速发展，可变剪接研究取得了许多重要进展。
表观遗传与长链非编码RNA
表观遗传学：长链非编码RNA的研究进展摘要：自从功能基因组学的飞速发展，人们越来越多地将目光集中在表观遗传学功能的研究。
表观遗传学是一门研究基因表达发生了可遗传的改变，而DNA 序列不发生改变的遗传分支学科。
表观遗传学的主要机制包括 DNA甲基化、组蛋白修饰及新近发现的非编码RNA。
非编码RNA是指基因组转录而来却不翻译的RNA，主要包括小干涉 RNA、miRNA、piRNA 以及长链非编码RNA。
近年来，随着 miRNA 的研究逐渐加深，长链非编码RNA也慢慢引起研究者的重视，并且很快显示出其在表观遗传学的重要作用，迅速成为一个研究热点。
表观遗传学是研究基因表达发生了可遗传的改变，而DNA 序列不发生改变的一门生物学分支。
而由其发生改变导致的变异即表观遗传变异，表观遗传变异(Epigenetic variation)是指在基因的DNA序列在没有发生改变的情况下，基因功能发生了可遗传的变化，并最终导致了表型的变化。
它是一种不符合孟德尔遗传规律的核内遗传。
因此，可以看出，个体的性状是由细胞内两种遗传信息所共同决定的，一种是DNA序列所提供的遗传信息，而另外一种可以看作是由表观遗传学信息。
其中，表观遗传学信息主要是在DNA序列信息上的调控，即调控DNA序列何时、何地、通过何种方式表达。
表观遗传学的主要机制包括DNA甲基化、组蛋白修饰及非编码RNA。
DNA甲基化(DNA methylation)是在 DNA甲基转移酶(DNA-methyltransferases，DNMTs) 的催化下，CpG 二核苷酸中的胞嘧啶被选择性地添加甲基，形成5-甲基胞嘧啶。
甲基化是基因组DNA的一种主要表观遗传修饰形式，是调节基因组功能的重要手段。
体内甲基化状态有3种：持续的低甲基化状态，如持家基因；诱导的去甲基化状态，如发育阶段中的一些基因；高度甲基化状态，如女性的一条缢缩的x染色体。
DNA甲基化主要是通过DNA甲基转移酶家族来催化。
罗辽复
庆祝内蒙古科技大学建校55周年数理与生物工程学院校庆学术活动报告题目：光致蛋白质折叠机制报告人：罗辽复（内蒙古大学教授）时间：9月25日上午地点：腾飞楼D座会议室罗辽复，教授，1935年生，汉族，安徽歙县人，1958年9月毕业于北京大学，现任内蒙古大学教授，博士生导师，并任内蒙古物理学会理事长，全国物理学会理事，全国生物物理学会理事，国际生命起源研究会成员，《物理学进展》编委，内大学报副主编。
主要成就：长期从事理论物理研究，在理论物理的粒子物理、高能天体物理、理论生物物理等研究上成绩显著。
先后在国内外核心期刊上发表论文近200篇。
出版专著《量子场论》、《非平衡统计理论》。
1978年全国科学大会因基本粒子理论获先进个人奖、1980年内蒙古科技成果一等奖（基本粒子理论和高能天体物理）。
1986年“国家突出贡献中青年科技专家”，1990年全国高校“先进工作者”，1989年获国家教委科技进步二等奖，1992年被美国传记研究中心授予杰出领头人奖，收入《国际杰出领头人》词典，1992年被英国剑桥国际传记研究中心授予“收入国际名人词典证书”。
2007年获何梁何利科学与技术进步奖、2007年获国家科技进步奖二等奖、2006年获内蒙古自治区科学技术进步一等奖、2007年获内蒙古科学技术特别贡献奖、2007年获内蒙古自治区自然科学一等奖。
2、模板：庆祝内蒙古科技大学建校55周年数理与生物工程学院校庆学术活动报告题目：关于基因转录调控几个问题的思考报告人：李宏时间：9月24日下午地点：腾飞楼D座会议室李宏，博士，教授，博士生导师；内蒙古“321人才”和教育厅“111人才”二层次人选。
主要科研方向：生物信息学。
主持或参加国家、自治区项目9项。
在国内外学术期刊发表论文40余篇，其中SCI检索论文5篇。
1999年获得国家自然科学奖三等奖，1997年获得内蒙古大学科技进步特等奖。
报告题目：蛋白质中Beta转角及其类型的预测报告人：胡秀珍时间：9月24日下午地点：腾飞楼D座会议室胡秀珍，女，博士，教授，内蒙古工业大学理学院副院长，主要研究方向生物物理学，生物信息学，在Amino acid，Protein &Peptide Letters等国际学术刊物发表论文多篇。
表观遗传学的作用机制
表观遗传学的作用机制一、DNA甲基化DNA甲基化是指在DNA序列中，位于胞嘧啶碱基上的一个甲基基团，这种甲基化修饰可以影响DNA的转录活性，从而调控基因的表达。
在表观遗传学中，DNA甲基化是一种重要的调控机制，可以调控基因的表达水平，参与多种生物学过程，如胚胎发育、细胞分化、肿瘤发生等。
二、染色质重塑染色质重塑是指通过改变染色质的结构和组分，从而调控基因的表达。
染色质重塑的主要机制包括DNA的磷酸化、组蛋白的乙酰化、甲基化和磷酸化等。
这些修饰可以改变染色质的构象，影响转录因子的结合，从而调控基因的表达。
染色质重塑在胚胎发育、细胞分化、肿瘤转移等方面具有重要的调控作用。
三、非编码RNA调控非编码RNA是指不能翻译成蛋白质的RNA分子，包括microRNA、siRNA、piRNA等。
这些非编码RNA可以通过与靶mRNA结合，抑制其表达或者诱导其降解，从而调控基因的表达。
非编码RNA在许多生物学过程中都发挥着重要的调控作用，如胚胎发育、细胞分化、肿瘤发生等。
四、蛋白质修饰蛋白质修饰是指通过共价键将氨基酸残基或低相对分子质量物质与蛋白质进行连接，从而改变蛋白质的结构和功能。
蛋白质修饰的方式包括磷酸化、泛素化、糖基化等。
这些修饰可以影响蛋白质的活性、稳定性、定位和相互作用等，从而调控基因的表达和细胞功能。
蛋白质修饰在许多生物学过程中都发挥着重要的调控作用，如信号转导、细胞周期调控、肿瘤发生等。
五、基因组印记基因组印记是指在基因组上标记父源和母源等位基因的一种表观遗传学现象。
基因组印记可以通过甲基化或者特殊的蛋白质标记等机制来影响基因的表达，从而导致不同来源的等位基因在表达上存在差异。
基因组印记可以影响许多生物学过程，如胚胎发育和肿瘤发生等。
六、X染色体失活X染色体失活是指在雌性哺乳动物中，一条X染色体上的基因被沉默的现象。
这种失活是通过一种称为X染色体失活中心的区域来实现的，该区域可以诱导整个染色体上的基因沉默。
表观遗传学在血管生成中的调控及机制研究
表观遗传学在血管生成中的调控及机制研究血管生成是生命体系中非常重要的生理过程，与许多生物物理和生理学过程密切相关，如生长、发育和修复等。
在血管生成过程中，许多不同的细胞类型参与，包括内皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞等。
这些细胞通过复杂的信号转导网络相互作用，从而导致血管形成。
在这一过程中，表观遗传学调控发挥着重要作用。
表观遗传学是一种研究基因表达及其调控的分子生物学领域。
这个领域主要研究表观遗传修饰，即非DNA序列变异，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA和染色质结构等。
这些修饰可以影响基因表达的稳定性和活性，进而影响细胞功能和组织形态。
表观遗传学在血管生成中的调控主要体现在两个方面：转录后调控和DNA甲基化。
第一个方面，表观遗传学可以通过调控RNA后转录水平来影响血管生成。
RNA后转录修饰包括RNA剪切、RNA编辑和RNA修饰等，可以改变RNA稳定性、翻译和功能。
一些研究表明，这些修饰与血管生成相关，其中miRNA是一个被广泛研究的RNA后转录修饰，在血管生成过程中发挥着重要作用。
miRNA可以通过与特定的靶基因结合，影响细胞周期、细胞凋亡、细胞迁移和微血管管腔形成等过程。
例如，miR-126被发现在内皮细胞中表达丰富，在血管生成中起到重要作用。
miR-126通过调节VEGFA、IGF1和SPRED1等靶基因的表达，参与了内皮细胞增殖、迁移和管腔形成等过程。
第二个方面，表观遗传学还可以通过调控DNA甲基化状态来影响血管生成。
DNA甲基化是一种主要的DNA表观遗传修饰方式，它广泛存在于许多生物中，并且对基因的转录调控起到重要作用。
一些研究发现，DNA甲基化在血管生成中也发挥着重要作用。
例如，糖尿病患者往往伴随着血管功能受损。
研究发现，DNA 甲基化水平的改变可能与血管生成的异常有关。
另外，DNA甲基化还可以通过编码DNA甲基转移酶和DNA脱甲基化酶等酶来进行动态调节。
例如，DNA甲基转移酶DNMT1和DNMT3b被发现在血管生成过程中起至关重要的作用，它们参与了VEGFA等血管生成相关基因的表达调控。
基于比较基因组学和mRNA高通量测序的可变剪接外显子进化研究
基于比较基因组学和mRNA高通量测序的可变剪接外显子进化研究一、内容描述哎呀这可是个不小的课题呢！这篇文章可是基于比较基因组学和mRNA高通量测序的可变剪接外显子进化研究哦。
首先我们要弄明白什么是比较基因组学，其实就是通过对比不同生物体的基因组，找出它们之间的相似性和差异性。
而mRNA高通量测序则是通过测量大量mRNA分子的序列，来了解基因的表达情况。
那么这个研究的重点就是可变剪接外显子啦！外显子就是基因编码蛋白质的部分，而剪接则是将这些外显子连接起来形成成熟蛋白质的过程。
可变剪接就是指在这个过程中，某些外显子的顺序或者位置可能会发生变化。
这种变化可能是由于基因突变、转录因子的变化或者其他因素引起的。
研究者们通过比较不同生物体的基因组和mRNA高通量测序数据，发现了一些有趣的现象。
比如说有些物种在某个基因上存在多种可变剪接形式，而这些形式可能对蛋白质的功能有不同的影响。
还有一些物种在某个时期会出现可变剪接的增加或者减少，这可能与生长发育、疾病发生等过程有关。
1.1 研究背景和意义在生物学领域，基因表达的可变剪接是一种非常重要的现象。
它是指同一种基因在不同细胞类型或生理状态下，可以产生多种不同的mRNA分子。
这种现象在生物进化过程中起着关键作用，因为它使得生物体能够适应不同的环境和生活条件。
然而关于可变剪接的起源和机制，以及其对生物进化的影响，仍然存在许多未解之谜。
近年来随着比较基因组学和高通量测序技术的发展，我们开始能够更深入地研究基因的可变剪接。
通过比较不同物种之间的基因序列，我们可以揭示可变剪接在生物进化中的功能和意义。
此外通过高通量测序技术，我们还可以研究mRNA水平的可变剪接，从而更全面地了解这一现象的复杂性。
这项研究的意义在于，它将有助于我们更好地理解生物体的适应性和多样性，以及生物进化的过程。
通过对可变剪接的研究，我们可以揭示出哪些基因在特定环境下具有更高的生存和繁殖优势，从而为人类提供更多的遗传信息和医学应用。
生物进化中的基因转录与表观遗传
生物进化中的基因转录与表观遗传基因转录与表观遗传是生物进化过程中非常重要的两个方面。
基因转录是指DNA序列转录成RNA分子，而表观遗传则是指通过化学修饰改变基因的表达方式，而不修改DNA序列。
本文将探讨基因转录与表观遗传在生物进化中的作用和机制。
一、基因转录的重要性在生物进化中，基因转录是构建生物体系结构和功能的基础过程。
它使DNA中的遗传信息得以表达，并决定了生物的遗传特征。
基因转录的主要产物是mRNA（信使RNA），它是蛋白质合成的模板。
通过转录，基因的信息能够被传递和表达，从而控制生物体的发育和适应环境的能力。
基因转录的调控机制非常复杂。
在不同细胞和不同环境条件下，特定的基因会被激活或关闭。
这种调控使得生物能够对外界环境变化做出适应性响应，并在进化过程中获得更好的适应性。
二、表观遗传的作用表观遗传是指通过DNA上的化学修饰，如甲基化、乙酰化和磷酸化等，来改变基因的表达方式。
与基因转录不同，表观遗传不会改变DNA的序列，但会影响基因的可访问性和转录活性。
表观遗传在生物进化中扮演着重要的角色。
它可以通过调节基因转录来改变生物的表型特征。
例如，甲基化可以静默某些基因，从而抑制其转录活性，导致表型上的差异。
这种差异可以在后代中被维持并遗传下去，从而影响物种的进化方向。
三、基因转录与表观遗传的相互作用在生物进化中，基因转录和表观遗传并不是孤立的过程。
它们相互作用、互相影响，共同调控基因表达，并对生物进化产生重要影响。
基因转录可以调节表观遗传修饰。
一些研究表明，具有特定基因转录特征的区域更容易受到表观遗传修饰。
这种相互作用可以进一步调节基因表达的复杂性和灵活性，使得生物能够更好地适应环境变化。
另一方面，表观遗传也可以影响基因转录。
一些表观遗传标记在基因启动子或增强子附近，可以促进或抑制转录因子的结合，从而调节基因的转录活性。
这种影响可以通过进化来保留，并在物种间传递下去，从而影响物种的适应性和进化方向。
2008~2010武大分子名词解释
2010年一．名词解释1.表观遗传（epigenetics）是指DNA序列不发生变化，但基因表达却发生了可遗传的改变。
这种改变是细胞内除了遗传信息以外的其他可遗传物质发生的改变，且这种改变在发育和细胞增殖过程中能稳定传递。
表观遗传改变从以下3个层面上调控基因的表达，DNA修饰：DNA共价结合一个修饰基团，使具有相同序列的等位基因处于不同的修饰状态；蛋白修饰：通过对特殊蛋白修饰或改变蛋白的构象实现对基因表达的调控；非编码RNA的调控：RNA可通过某些机制实现对基因转录的调控以及对基因转录后的调控，如RNA干扰(RNA interference,RNAi)。
表观遗传学研究包括染色质重塑、DNA甲基化、X染色体失活，非编码RNA调控4个方面，任何一方面的异常都将影响染色质结构和基因表达，导致复杂综合征、多因素疾病以及癌症。
2.肽指纹图谱(Peptide Mass Fingerprinting, PMF)测定对蛋白酶解或降解后所得多肽混合物进行质谱分析的方法。
质谱分析所得肽断与多肽蛋白数据库中蛋白质的理论肽断进行比较，判断出所测蛋白是已知还是未知。
由于不同的蛋白质具有不同的氨基酸序列，不同蛋白质所得肽断具有指纹特征。
采用肽指纹谱的方法已对酵母、大肠杆菌、人心肌等多种蛋白质组进行了研究。
3. RNA剪接RNA splicing除去初级转录产物中的内含子，并将外显子连接起来，形成成熟的RNA分子的过程。
4. 管家基因house-keeping gene生物体各类细胞中都表达，对维持细胞存活和生长所必需的蛋白质编码的基因。
5. frameshift mutation在基因编码区，核苷酸插入或缺失导致三联体密码子阅读方式的改变，从而使该基因的相应编码序列发生改变。
6. DNA binding domainDNA结合域7.Shine-dalgarno sequence SD序列SD序列是原核生物mRNA中5＇端富含嘌呤的短核苷酸序列,一般位于mRNA的起始密码AUG的上游3至11个核苷酸处,并且同16S rRNA 3＇端的序列互补。
RNA的表观遗传修饰及其调控机制
RNA的表观遗传修饰及其调控机制随着基因组学技术和生物信息学的不断发展，研究人员们越来越深入地探索着生物过程中的一系列重要问题。
近年来，RNA的表观遗传修饰成为了一个备受关注的研究领域。
RNA的表观遗传修饰是指在RNA分子中加入一些化学基团或化学修饰物，这些修饰物能够调节RNA的结构和功能。
本文将介绍RNA的表观遗传修饰及其调控机制。
1. RNA的表观遗传修饰类型RNA的表观遗传修饰包括N6-甲基腺嘌呤(m6A)、N1-甲基腺嘌呤(m1A)、2'-O-甲基核苷酸(m2G)、5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)、伪尿嘧啶(pseudouridine, Ψ)等数十种化学修饰。
其中，m6A是最为普遍的修饰类型，约占RNA中修饰的90%以上。
2. RNA的表观遗传修饰的作用RNA的表观遗传修饰能够在多个方面调节RNA的结构和功能。
例如，m6A被证明能够促进RNA的稳定性和翻译效率，同时还能参与RNA的剪接和核糖体进程。
m1A则主要影响RNA翻译和RNA降解过程。
2'-O-甲基核苷酸的修饰则能够参与RNA翻译的起始和伸长过程。
5hmC的修饰则可以调节RNA的降解和稳定性。
3. RNA的表观遗传修饰的调控机制RNA表观遗传修饰的产生和调控主要受到以下三个方面的影响。
(1) RNA表观遗传修饰酶的作用RNA表观遗传修饰酶包括甲基转移酶、去甲酰化酶等。
它们能够通过将化学修饰物添加到RNA分子中，形成不同的化学键。
(2) RNA结构和序列的作用RNA的结构和序列对RNA表观遗传修饰产生和调控起到重要的作用。
m6A修饰通常集中在RNA序列U(m6A)AC上，而3'UTR区是RNA表观遗传修饰的重要区域。
(3) RNA表观遗传修饰的解除和清除作用RNA表观遗传修饰的解除和清除也是RNA表观遗传修饰的重要调控机制。
RNA的去甲基化酶、未知的去甲基化酶等能够去除RNA中的不同修饰类型，从而进一步调节RNA的结构和功能。
可变剪接的表观遗传学调控机制及其在脂肪代谢中的作用研究进展
可变剪接的表观遗传学调控机制及其在脂肪代谢中的作用研究进展骞鑫1，马海明1，何俊1，徐康2，张跃博1*（1.湖南农业大学动物科学技术学院，湖南长沙 410128；2.中国科学院亚热带农业生态研究所，湖南长沙 410125）摘 要：可变剪接是指从1个mRNA前体中通过不同的剪接方式产生不同的mRNA剪接异构体，并使得最终的蛋白产物表现出不同或者相互拮抗的功能和结构特性的过程。
基因通过可变剪接在组织发育和疾病中起着至关重要的作用，是高等真核生物蛋白质多样性的主要来源之一。
剪接过程受多种因素调控，其中表观遗传学现象是可变剪接过程中重要的影响因素，多项研究表明多种表观遗传学现象对于可变剪接存在调控作用。
可变剪接对于脂肪细胞的分化以及脂质的代谢也起到不可或缺的作用。
本文综述了表观遗传学修饰对可变剪接的调控及其在脂肪代谢调控中的研究进展，以期为可变剪接的进一步研究提供参考依据。
关键词：可变剪接；表观遗传学；调控机制；脂肪代谢中图分类号：S813 文献标识码：A DOI编号：10.19556/j.0258-7033.20201103-02mRNA的转录后加工是基因表达必需一个基本的生物学过程，在高等真核生物中蛋白质多样性很大程度上是由Pre-mRNA可变剪接引起的，约90%的人类基因经历此过程，基因通过可变剪接等表达调控机制控制着细胞的增殖、分化、凋亡等生物学进程，剪接的异常会引起蛋白质的功能异常甚至导致疾病的发生[1-2]，所涉及的详细机制则需要进一步的研究。
表观遗传修饰是在不改变DNA序列的基础上参与基因组的调控，即可以直接作用在DNA或RNA上，也可以作用在与DNA 结合的蛋白上，对表观遗传学修饰的研究将大大提高对基因表达调控的理解[3-4]，越来越多的研究证明DNA甲基化、RNA编辑以及非编码RNA等表观遗传学修饰在可变剪接的启动以及剪接位点的识别中起到重要作用，这提示着表观遗传学在pre-mRNA剪接中的重要意义[5]。
转录调控与表观遗传学
转录调控与表观遗传学转录调控是指一系列机制，通过调节基因的表达使得细胞在不同生长阶段和不同环境下，具备不同的功能。
它通过一系列的分子信号和调节因子和染色质结构的调节，影响基因转录的激活或者抑制，进而影响细胞的特定分化、生长和功能发挥。
而表观遗传学则是指一些发生在基因组上的生物学修改，虽然不会改变DNA序列，但却会影响基因的表达和细胞的生物学特性。
转录调控与表观遗传学共同组成了基因表达的调节网络。
1. 转录调控的机制转录调控包括两个主要的机制：转录因子的调控和染色质修饰。
这两种调控机制通常是互相独立的，但又密切联系。
转录因子是一种特殊的蛋白质，它能够结合DNA上的特定序列，并调节与之相关联的基因的表达。
转录因子可分为两类：扩增基因表达（上调）和抑制基因表达（下调）的转录因子。
它们的活动可以通过被某些分子信号、细胞质信号或其他转录因子所激活或抑制等途径被调控。
染色质修饰是指通过改变核糖体和DNA之间的相互作用，直接影响基因的可读性。
客观上它被认为是在染色质集团组装中，散染或紧密包裹DNA的过程中，一种高阶峰态的调控形式。
染色质修饰可以改变染色质的结构和拓扑状态，也可以改变染色质谷物周围的核蛋白质的修饰，这些修改会影响DNA的可访问性。
常见的染色质修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰和RNA修饰等。
2. 表观遗传学的机制表观遗传学的主要机制包括三个方面：DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA。
DNA甲基化是指在DNA的胞嘧啶环上加上一个甲基化基团而得到的修饰，这些修饰可以改变某些基因在不同生理状态下的表达。
甲基化通常会发生在CpG位点，这些位点相对富集在基因的反式启动子区、区域增强子和非编码区域等地。
甲基化还可以在不同的基因组位置上发生，如启动子区、外显子区、内含子区、区域增强子和基因废弃区等。
DNA甲基化还可以通过DNA甲基转移酶和DNA脱甲基酶两种反应来进行调节。
这些修饰对基因转录的影响是复杂和动态的，有时甚至会对基因转录产生相反的效应。
表观遗传学涉及的几种机制
表观遗传学涉及的几种机制摘要表观遗传学是指以研究没有DNA序列变化,但是可以遗传的生命现象为主要内容的学科。
它通过DNA的甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA调控4种方式来控制表观遗传的沉默。
从表观遗传学所涉及的这四种机制进行描述。
关键词表观遗传学;DNA的甲基化;组蛋白修饰;染色质重塑;非编码RNA调控随着生命科学的发展,几十年来,人们一直认为基因决定着生命过程中所需要的各种蛋白质,决定着生命体的表型。
但随着研究的深入,越来越多无法解释的生命现象一一出现:具有完全相同的基因组的同卵双生,即使在同样的环境中长大,他们的性格、健康等方面也会有较大的差异;有些特征只是由一个亲本的基因来决定,而源自另一亲本的基因却保持“沉默”;马、驴正反交的后代差别较大等。
人们无法用经典的遗传学理论解释这些现象。
现在,遗传学中的一个前沿领域:表观遗传学(Epigenetics),为人们提供了解答这类问题的新思路。
表观遗传学(Epigenetics)是1957年由Waddington CH提出的,是研究表观遗传变异的遗传学分支学科。
表观遗传变异(Epigenetic variation)是指在基因的DNA序列没有发生改变的情况下,基因功能发生了可遗传的变化,并最终导致了表型的变化。
它是不符合孟德尔遗传规律的核内遗传,由此可以认为,基因组含有2类遗传信息,一类是传统意义上的遗传信息,即DNA序列所提供的遗传信息,另一类是表观遗传学信息,它提供了何时、何地、以何种方式去应用遗传信息的指令。
本文就表观遗传改变涉及DNA的甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、非编码RNA调控等机制进行论述。
1DNA甲基化DNA甲基化是基因组DNA表观遗传修饰的一种主要形式,是调节基因组功能的重要手段。
它是由DNA甲基转移酶催化S-腺苷甲硫氨酸作为甲基供体,将胞嘧啶转变为5-甲基胞嘧啶(mC)的反应。
在真核生物DNA中,5-甲基胞嘧啶是唯一存在的化学性修饰碱基。
遗传和环境因素对人类表观遗传学和转录调控的影响
遗传和环境因素对人类表观遗传学和转录调控的影响人类的基因组是由DNA序列编码的，其中一小部分被翻译成蛋白质，而大部分则被转录成RNA。
然而，对于不同的细胞类型和环境条件，基因的表达水平需要动态调整，以适应不同的生物学功能和生理需求。
这种表达调控的机制涉及到DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA等表观遗传学机制，以及转录因子、染色质重塑酶、可变剪接等转录调控机制。
因此，人类表观遗传学和转录调控受到遗传和环境因素的影响，这也是解释人类个体差异和适应性的重要因素之一。
一、遗传因素对人类表观遗传学和转录调控的影响遗传因素决定了人类DNA序列的遗传信息，包括基因组位置、单核苷酸多态性、基因突变等。
这些遗传因素对人类表观遗传学和转录调控产生了重要影响，例如，一些基因突变可导致表观遗传学的异常，从而引发遗传疾病。
例如，BSCL2基因的突变可导致脂肪代谢异常疾病；MECP2基因的突变可导致Rett综合症等。
此外，遗传因素还可以通过改变转录因子的活性和结构，直接或间接地调节基因的表达水平。
例如，人类PAX6基因编码的转录因子在眼睛发生和视网膜形成中非常关键，而其突变则可导致各种眼部畸形和失明等疾病；另一方面，人类MYBPC3基因在心肌细胞中表达，其突变则可导致心脏肥大和心功能异常。
二、环境因素对人类表观遗传学和转录调控的影响环境因素与人类表观遗传学和转录调控的关系更加复杂。
环境因素包括内部环境（例如代谢状态、激素水平、免疫状态）和外部环境（例如营养水平、毒物暴露、氧化应激、病原体感染等）。
环境因素可通过不同的机制影响基因表达，例如改变DNA甲基化和组蛋白修饰状态，影响染色质结构和可变剪接事件的发生。
具体而言，内部环境和外部环境能够直接或间接地调节转录因子、co-activator和co-repressor等转录因子的活性和结构，从而影响基因表达。
例如，体内应激反应的开启可激活转录因子c-Fos、c-Jun等，增加它们与核心染色质因子的结合，促进基因表达的紧急反应；另外，一些营养因素，如膳食多酚、绿茶儿茶素等，可作为自然化合物，通过互动转录因子、histone acetyltransferase（HAT）和histone deacetylase（HDAC）等调节酶，进而影响染色质修饰，并调控基因表达水平。
表观遗传的基础
表观遗传的基础一、什么是表观遗传？表观遗传是指某些基因表达的变化能够被后代所继承，但并不涉及DNA序列的改变。
这种遗传方式可以通过细胞分裂和生殖过程中的某些机制来实现。
二、表观遗传机制1. DNA甲基化DNA甲基化是一种常见的表观遗传机制，它涉及到DNA上的甲基基团的添加和去除。
这种修饰通常发生在CpG位点上，可以影响到基因转录和染色质结构。
2. 组蛋白修饰组蛋白修饰是指在组蛋白蛋白质上添加或去除化学修饰物，例如乙酰化、甲基化、磷酸化等。
这些修饰可以影响到染色质结构和基因转录。
3. 非编码RNA介导的调控非编码RNA（ncRNA）可以通过多种机制来调节基因表达，例如miRNA可以靶向mRNA并抑制其翻译或降解；lncRNA可以调节染色质结构和转录因子活性等。
三、表观遗传与人类健康1. 疾病的发生和进展表观遗传异常与许多疾病的发生和进展有关，例如癌症、心血管疾病、自身免疫性疾病等。
这些异常可能涉及到DNA甲基化、组蛋白修饰以及ncRNA调控等方面。
2. 健康饮食与表观遗传健康饮食可以通过影响表观遗传机制来改善人体健康。
一些膳食因子可以影响DNA甲基化水平，从而调节基因转录；一些营养素可以影响组蛋白修饰和ncRNA调控等。
3. 药物治疗与表观遗传一些药物可以通过影响表观遗传机制来治疗某些疾病。
DNA甲基转移酶抑制剂可以逆转DNA甲基化异常；组蛋白去乙酰化酶抑制剂可以增加组蛋白乙酰化水平等。
四、总结表观遗传是一种重要的遗传方式，它能够影响到基因表达和染色质结构，并与许多疾病的发生和进展有关。
健康饮食和药物治疗可以通过影响表观遗传机制来改善人体健康。
深入了解表观遗传机制的作用和调控，对于人类健康和疾病治疗具有重要意义。
RNA的剪接机理
摘要酶母tRNA的剪接自身剪接反应能够编码蛋白质的内含子细胞核中的剪接连接点套索的产生snRNAs的作用核内不均一RNA酶母tRNA的剪接RNA的剪接就是要把断裂基因的转录本中的内含子除去。
酵母细胞核中400个tRNA基因中约有40个是断裂基因。
不同氨基酸的tRNA基因中的内含子不相同，因此，剪接酶类看来并不能识别任何共同顺序......一、酶母tRNA的剪接RNA的剪接就是要把断裂基因的转录本中的内含子除去。
酵母细胞核中400个tRNA基因中约有40个是断裂基因。
这些基因均只有一个内含子，位于与反密码子的3'侧相隔一个核苷酸之处，长度为14至46bp。
不同氨基酸的tRNA基因中的内含子不相同，因此，剪接酶类看来并不能识别任何共同顺序。
所有内含子中均有一段与tRNA的反密码子互补的序列，因而使反密码臂的构象发生了改变，即反密码子被配对而使反密码臂伸长了很多。
在前体中仅反密码臂受到影响，tRNA分子的其他部分仍保持其正常结构。
酵母tRNAphe中的内含子能与其反密码子碱基配对，从而改变了反密码臂的结构。
此剪切过程可分为两个阶段。
第一步是磷酸二酯键的断裂，这不需要ATP。
这一步由一种内切核酸酶所催化。
第二步是连接反应，需要ATP的存在，由RNA连接酶所催化。
在无ATP 时，产生的两个tRNA半分子不能连接起来。
这两个半分子具有独特的末端:其5'端有OH基，而3'有一个2'，3'-环磷酸基。
当加入ATP 时，即发生第二步反应:两个tRNA半分子先发生碱基配对，形成成熟tRNA分子的构象，然后由RNA连接酶形成磷酸二酯键而将两个半分子共价连接起来。
2'，3'-环磷酸基的存在并不限于酵母，在植物和哺乳动物的tRNA剪接反应中也有环状基团的产生。
在人的HeLa细胞中，RNA连接酶能将带有2'，3'-环磷酸基的RNA和另一带有5'-OH 基的RNA直接连接起来。
表观遗传学及其调控与牙周病
表观遗传学及其调控与牙周病刘双;李纾【期刊名称】《国际口腔医学杂志》【年(卷),期】2017(44)5【摘要】Epigenetics is defined as not involved in the change of the DNA sequence,but through mitosis and meiosis of the genetic changes in the genetics of the field,and its regulatory mechanisms include DNA methylation,histone modification,chromatin remodeling and non-encoding RNA regulation.The pathogeny of periodontal disease is complex,and it is difficult to achieve functional regeneration of alveolar bone.Epigenetic plays an important role in the development of inflammation and the promotion of bone regeneration.It will be an important research field inthe future and have important clinical significance to prevent the occurrence of periodontal disease and make the functional regeneration of alveolar bone possible from the perspective of the epigenetic and its regulation.%表观遗传学是指不涉及DNA序列改变,而是通过有丝分裂和减数分裂进行遗传的基因表达变化的遗传学分支学科,其调控机制主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA调控等.牙周炎病因复杂,且被吸收、破坏的牙槽骨很难实现功能性再生.表观遗传学在导致炎症的发生及促进骨再生的过程中扮演着重要角色,从表观遗传学及其调控的角度来预防牙周病的发生,促进牙槽骨的功能性再生,将是未来重要的研究内容,具有重要的临床意义.【总页数】5页(P523-527)【作者】刘双;李纾【作者单位】山东大学口腔医院牙周科,山东省口腔组织再生重点实验室济南250012;山东大学口腔医院牙周科,山东省口腔组织再生重点实验室济南250012【正文语种】中文【中图分类】R781.4【相关文献】1.可变剪接的表观遗传学调控机制及其在脂肪代谢中的作用研究进展 [J], 骞鑫;马海明;何俊;徐康;张跃博2.STAT3基因介导表观遗传学调控对子痫前期发病的影响机制 [J], 张晓丽;赵晓勇3.外源化学物对精子成熟障碍的影响及其表观遗传学调控机制研究进展 [J], 陈光辉;刘奕;柳毅;汪晖4.表观遗传学调控及治疗在急性髓系白血病中的研究进展 [J], 郭丹(综述);李英花(审校)5.非编码RNA调控表观遗传学概述 [J], 张淑萍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
RNA编辑和剪切的生物学机制
RNA编辑和剪切的生物学机制RNA编辑和剪切是生物学中一个非常重要的过程。
它们是基因表达的关键步骤，影响着许多生物学现象，例如适应性进化、神经系统功能和疾病的发生。
在本文中，我们将探讨RNA编辑和剪切的生物学机制。
RNA编辑是一种改变RNA序列的过程，它通过化学修饰来改变RNA分子中的碱基。
该过程通常由腺苷酸脱胺酶(ADAR)催化，ADAR将腺苷酸转化为肌苷酸。
在RNA编辑的过程中，RNA分子中的特定位置的碱基被改变了，产生不同于DNA中的序列。
这种过程常常会在mRNA中发生，可以影响到翻译产物的氨基酸序列。
RNA编辑的本质是一种基于RNA的基因表达调控机制。
RNA剪切是生物学中的另一种关键过程。
剪切是在前体mRNA序列(预mRNA)上进行的，通过去除不必要的序列，仅保留所需的区域，从而产生成熟的mRNA。
在此过程中，多个外显子和内含子被剪切至不同程度和顺序，由此产生不同的mRNA变体和编码不同蛋白质的表达。
与RNA编辑类似，RNA剪切也是一种基于RNA的基因表达调控机制。
RNA编辑发生的位置通常是受到调控的，这受到许多因素的影响，包括激素水平、细胞类型、外部环境等。
这些因素可能会导致RNA编辑模式的改变。
例如，在有些神经元中，RNA编辑是一种紧密调控的机制，特别是在突触中。
同时，RNA编辑也是一种非常广泛的现象，涉及到所有电子接受RNA的生物领域。
在RNA剪切中，一系列剪切过程将预mRNA分割成最终产物mRNA。
该过程通常由在细胞核和胞质中的剪切体系催化。
该体系是一种由snRNPs、辅因子、启动因子和维持因子等多种蛋白质组成的复杂网络。
这种网络系统可以调节RNA剪切，使预mRNA 产生不同的剪切变体。
RNA编辑和剪切的相关机制是复杂的。
在高级依次动物中，这些机制在某些核心基因中发生重要作用，例如神经元特定的蛋白、离子通道和受体。
这些过程对细胞间通讯、细胞分化和形态发生等生物学过程的关键性作用是至关重要的。
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2.可变剪接的基本类型
外显子跳跃（中间盒式外显子可与两侧内含子序列一起被减去）
3’可变剪接位点 5’可变剪接位点
• 可变剪接的类型
内含子保留
第一外显子可变
最后外显子可变
3.可变剪接的基本机制
剪接体的组成：剪接体是由5种小核糖核蛋白颗粒（snRNPs）及大约200个辅助 蛋白组成。
剪接体识别的剪接信号：内含子两端的剪接位点（5’ss和3’ss），3’ss上游的多聚 嘧啶序列，PPT（多聚嘧啶序列）上游的分支位点,除此之外在外显子和内含子 中，还有一些剪接调控原件（ESE,ISE,ESS,ISS）。
第6章 RNA可变A顺式和反式元件，在包括表观遗 传信息在内的剪接指令指导下，剪接体正确识别，连接短 外显子并精确去除长内含子，从而加工为成熟mRNA的过 程。 RNA可变剪接是指从一个mRNA前体通过不同的剪接方式 产生不同的mRNA剪接异构体的过程。
• 据此提出可变剪接的RNAPII与剪接因子动力学耦合模型：改变转录延伸速率 （延缓或加快）会导致弱外显子的可变剪接（保留或跳过）
5.可变剪接的表观遗传学机制
• 剪接与转录耦合指出调控转录的因子也可调控剪接。事实上， 这个模型不能完全解释可变剪接的精巧机制，还有其他机制影响 可变剪接。最近主要发现是染色质结构，组蛋白修饰等也可调控 可变剪接。 • 5.1可变剪接与核小体定位
• 核小体在基因组上非均匀分布，在内含子-外显子连接处占据较高，核小体 也许起外显子标记作用，同时RNAPII沿基因分布也是不均匀的，外显子中 RNAPII密度较内含子高，核小体可能表现为一种RNAPII延伸阻碍而调节外显 子处RNAPII密度，进而影响剪接效率。
• 5.2组蛋白修饰诱导可变剪接
• 研究发现42种组蛋白修饰沿基因组非随机分布，外显子一侧化学修 饰高于两侧内含子，而且组成性外显子比可变外显子中更高 （Kolasinska-Zswierz et ai,2009;Spies et ai,2009;Andersson et al,2009;Schwartz et al,2009b） • 研究显示用组蛋白去乙酰化酶抑制剂TSA处理，可以增加人神经细胞 粘接分子（NCAM）18号外显子H3K9乙酰化和H3K36甲基化水平，引 起NCAM18号外显子可变剪接（Nogue’s et ai,2002;Allo’et al,2009;Schor et al,2009） • 以上实验事实组蛋白修饰能改变可变剪接
• Luco等（2010）提出“可变剪接位点选择的整合模型”转录调控元和组 蛋白修饰作用有二。一方面，重塑或打开染色质便于激活RNA延伸因子的 募集。另一方面，沿外显子的核小体定位加上组蛋白修饰可能调节剪接 因子的募集。
谢谢
• 5.3可变剪接与DNA甲基化
• 已有研究指出DNA甲基化沿基因组也有10bp周期性，并且DNA甲 基化与RNAPII,核小体占据率正相关。同时研究表明DNA甲基化与 组蛋白修饰有广泛的联系。所以可以看出，可变剪接与DNA甲基 化也有某种联系。
• 5.4 RNA与可变剪接
• 一些试验工作显示RNA 与可变剪接有联系，如zhang等研究指出可 变剪接位点GC含量较高且具有稳定的二级结构，该二级结构影响 RNA的剪接过程。ESE和ESS元件募集SR蛋白的功能也受RNA结构的 影响。一些非编码的RNA也影响可变剪接。
• 剪接体的组装过程：
4.转录与剪接同时进行的机制
• 转录与剪接不是相互独立的过程，存在共转录现象，即子代RNA 剪接在RNAPII延伸过程或释放之前发生。
• 按照上图，RNAPII起着联系转录和剪接的纽带作用。有研究表明增加RNAPII 延伸速率的因子如剪接增强子，会导致外显子跳过的机会增加，抑制转录延 伸的药物可以增强外显子插入的机会（Kadener et al,2001）。
• 5.5 可变剪接的新模型
• Luco等（2010）研究显示可变剪接区域的组蛋白修饰与剪接结果有强烈相 关性。如对于依赖PTB基因可变剪接区富含H3K36me3,缺乏H3K4me3。这些 组蛋白的修饰与调节足以控制依赖PTB外显子的保留或剪切。据此提出可 变剪接的新模型：可变剪接位点选择整合模型。