组蛋白赖氨酸甲基化在表观遗传调控中的作用
组蛋白甲基化富集
组蛋白甲基化富集组蛋白甲基化富集是一种常用的实验技术，用于研究基因组中组蛋白的甲基化状态。
通过富集甲基化的组蛋白，可以揭示基因的表达调控机制以及疾病发生发展的分子机制。
本文将介绍组蛋白甲基化富集的原理、方法和应用。
组蛋白是染色体的主要蛋白质组成部分，对染色体的结构和功能起着重要作用。
组蛋白可以通过甲基化修饰来调控基因的表达。
甲基化是指在组蛋白的赖氨酸残基上加上甲基基团。
不同的组蛋白甲基化状态可以影响染色体的结构和染色质的可及性，进而影响基因的转录和表达。
组蛋白甲基化富集的原理是利用特异性抗体结合甲基化的组蛋白，然后通过免疫沉淀的方法将甲基化的组蛋白从其他非甲基化的组蛋白中分离出来。
常用的甲基化特异性抗体包括抗甲基化赖氨酸（anti-H3K4me3）、抗甲基化精氨酸（anti-H3K9me3）等。
通过这种富集方法，可以获得富含甲基化组蛋白的样品，用于后续的测序分析或其他实验研究。
组蛋白甲基化富集的方法通常包括以下几个步骤：细胞或组织的交联、染色质的裁剪、甲基化组蛋白的免疫沉淀、DNA的提取和测序分析。
首先，细胞或组织需要进行交联，以固定组蛋白和DNA的空间结构，防止其在实验过程中的松散和流失。
然后，染色质需要被裁剪成适当的大小，以便免疫沉淀时能够充分接触到目标组蛋白。
接下来，使用特异性抗体和蛋白A/G磁珠等材料进行免疫沉淀，将甲基化的组蛋白从混合的组蛋白中富集出来。
然后，通过蛋白酶的处理将组蛋白附着的DNA断开，进而将富集的DNA提取出来。
最后，对提取的DNA进行测序分析，可以获得甲基化组蛋白的结合位点和整个基因组的甲基化图谱。
组蛋白甲基化富集技术在生物医学研究中具有广泛的应用。
首先，它可以用于研究不同细胞类型或状态下基因组的甲基化差异，揭示基因的表达调控机制。
例如，通过比较正常细胞与肿瘤细胞的甲基化图谱，可以发现肿瘤相关基因的甲基化异常，从而为肿瘤的诊断和治疗提供新的靶点。
其次，组蛋白甲基化富集可以用于研究环境因素对基因组甲基化的影响。
表观遗传的调控机制
表观遗传的调控机制摘要: 表观遗传是非DNA 序列遗传信息的传递, 它不涉及基因序列的改变, 不符合孟德尔式的遗传方式。
表观遗传学研究的是生物可遗传的染色质修饰。
目前，其主要研究内容包括DNA 甲基化、翻译后组蛋白修饰、组蛋白组成变化。
其中DNA 甲基化是一种重要的表观遗传修饰方式, 是调节基因组功能的重要手段。
组蛋白修饰作为表观传中重要的调控机制之一, 在包括基因表达调控等多种生物学过程中起着重要作用。
组蛋白甲基转移酶和组蛋白去甲基化酶共同参与形成和维持不同的组蛋白甲基化状态, 继而通过多种分子参与对组蛋白甲基化修饰的识别而引起下游过程的发生。
组蛋白乙酰化和去乙酰化修饰也是调控表观遗传机制之一。
最近人们还发现非编码的RNA也参与了表观遗传调控。
关键词：表观遗传，DNA甲基化，组蛋白修饰，RNA调控。
一 DNA甲基化调控表观遗传经典遗传学认为，生命的遗传信息储存在 DNA的碱基序列上，几乎所有的生命活动都受基因调控。
但是，作为开放的复杂系统，生命活动从来就不是由一种因素就能完全决定的。
随着科学的发展，人们发现一些 DNA 或染色体水平的修饰也会造成基因表达模式的改变。
这种通过有丝分裂或减数分裂来传递非DNA 序列遗传信息的现象称为表观遗传（epigenetic inheritance）。
由于它不涉及基因序列的改变，不符合孟德尔式的遗传方式，因此它是一种全新的遗传机制。
表观遗传修饰有许多，其中 DNA 甲基化是基因组DNA 的一种最重要的表观遗传修饰方式，是调节基因组功能的重要手段。
在植物中，DNA 甲基化参与细胞的许多生物学过程，在植物生长发育及进化过程中起着重要的调节作用。
1 植物DNA胞嘧啶甲基转移酶植物DNA的甲基化是在 DNA 甲基转移酶（DNAMethyltransferase,DMT）的作用下，将 S- 腺苷甲硫氨酸上的甲基基团转移到 DNA 分子的胞嘧啶碱基上。
在植物细胞中广泛存在的有三类结构和功能上不同的胞嘧啶甲基转移酶[1,2]。
组蛋白赖氨酸n-甲基转移酶
组蛋白赖氨酸n-甲基转移酶
组蛋白赖氨酸n-甲基转移酶（histone lysine N-methyltransferase，简称HKMT）是一种催化酶，能够在组蛋白上转移甲基，参与到染色质构型的调节和基因表达的调控中。
组蛋白是细胞核中一类基本的碱性蛋白质，其主要作用是包裹DNA，形成染色体结构。
组蛋白的N-末端含有众多赖氨酸残基（Lys），这些赖氨酸残基在细胞分化和发育过程中，会被各种不同的修饰酶修饰成乙酰化、磷酸化、甲基化、泛素化等不同状态，从而影响染
色质的结构和功能。
HKMT的主要功能就是在组蛋白N-末端的赖氨酸残基上加上一或多个甲基，形成不同的甲基化状态。
这种甲基化修饰是一种静态和可逆的表观遗传标记，能够影响细胞功能和基
因表达。
在低等生物中，组蛋白的甲基化通常是在H3和H4上发生的，而在哺乳动物中，HKMT将更多地作用于H3的K4、K9、K27和K36上。
HKMT的甲基转移作用能够影响染色质的结构和功能，并参与到许多生物过程中。
首先，HKMT的活动能够增加组蛋白与DNA的紧密程度，从而加强染色质的结构稳定性。
其次，HKMT的甲基化作用也能影响基因转录水平，因为组蛋白的甲基化状态能够影响DNA的可及性和RNA聚合酶的结合。
通过甲基化作用，HKMT也能滋生不同的染色质状态，从而参与到细胞分化和发育等生物过程中。
尽管HKMT在细胞功能和生物学过程中担任着许多重要角色，但对其机制的深入了解仍然有待进一步研究。
不仅仅如此，HKMT的失调还与许多疾病的发生和发展密切相关，因此对HKMT的研究也具有重要的临床应用前景。
表观遗传：组蛋白甲基化、磷酸化解决方案
表观遗传：组蛋白甲基化、磷酸化解决方案组蛋白修饰（histone modification）是指组蛋白在相关酶作用下发生甲基化、乙酰化、磷酸化、腺苷酸化、泛素化、ADP核糖基化等修饰的过程。
今天我们来重点说说组蛋白甲基化、组蛋白磷酸化。
一、组蛋白甲基化组蛋白甲基化是由组蛋白甲基化转移酶（histonemethyl transferase，HMT）完成的。
甲基化可发生在组蛋白的赖氨酸和精氨酸残基上，而且赖氨酸残基能够发生单、双、三甲基化，而精氨酸残基能够单、双甲基化，这些不同程度的甲基化极大地增加了组蛋白修饰和调节基因表达的复杂性。
甲基化的作用位点在赖氨酸（Lys）、精氨酸（Arg）的侧链N原子上。
组蛋白H3的第4、9、27和36位，H4的第20位Lys，H3的第2、l7、26位及H4的第3位Arg都是甲基化的常见位点。
研究表明·，组蛋白精氨酸甲基化是一种相对动态的标记，精氨酸甲基化与基因激活相关，而H3和H4精氨酸的甲基化丢失与基因沉默相关。
相反，赖氨酸甲基化似乎是基因表达调控中一种较为稳定的标记。
例如，H3第4位的赖氨酸残基甲基化与基因激活相关，而第9位和第27位赖氨酸甲基化与基因沉默相关。
此外，H4—K20的甲基化与基因沉默相关，H3—K36和H3—K79的甲基化与基因激活有关。
但应当注意的是，甲基化个数与基因沉默和激活的程度相关。
【1】组蛋白甲基化定量组蛋白甲基化位点主要发生在H3和H4上面赖氨酸（K）和精氨酸（R）上，且能够发生单、双、三甲基化等。
要按照数学的排列组合，那也是蛮多类型了，举例EpiQuik 组蛋白H3修饰多重检测试剂盒（比色法）（96 次），P-3100-96，EpiQuik组蛋白H3修饰定量试剂盒（比色法）是一组完全的、优化的试剂组合，可以同时定量H3上面21个修饰方式，是一个简单的Elisa检测方法。
【2】组蛋白甲基转移酶（HMTs）分析测定组蛋白甲基化修饰的时候，需要甲基转移酶来进行催化。
生命科学中的组蛋白修饰与遗传表观遗传
生命科学中的组蛋白修饰与遗传表观遗传自然界一切生命体都存在基因，而基因的表达则是由胞内蛋白质组分的复杂网络调控完成的。
组蛋白修饰是其中一个较为重要的调控过程之一，同时是现代生命科学中一个热门的研究领域。
本文将详细介绍组蛋白修饰这个议题，并探讨其在遗传表观遗传方面的重要性。
一、组蛋白修饰概述组蛋白是偏游离在细胞核中的蛋白质，是染色体的主要结构成分之一。
在染色体结构中，组蛋白发挥着支撑和紧密卷曲的作用，对DNA的保存起着至关重要的作用。
正常情况下，组蛋白主要通过负电荷的碱基同正电荷的组氨酸和赖氨酸的电荷相互作用，组成了染色体的核小体结构。
这是一个非常稳定和静止的状态。
然而，组蛋白结构的稳定性使得其对转录因子和其他转录调节因子的附着减弱，因此对基因的表达过程产生了限制。
为了调控基因表达，细胞开始将组蛋白进行修饰。
暂且不论组蛋白结构和组成的详细性质，这个过程可以大致分为4大类：1、乙酰化(acetylation)：负责增强组蛋白与转录因子的相互作用，使得组蛋白更容易解开紧密的结构。
2、甲基化(methylation)：具有增强或减弱特定交互的功能，允许组蛋白在不同的转录阶段进行调节。
3、泛素化(ubiquitination)：通常将组蛋白标记为降解的信号，或用于作为信号转介质与其他蛋白质相互作用。
4、磷酸化(phosphorylation)：作为暂时的修饰物，可用于解开组蛋白的紧密结构并恢复到稳定状态。
当组蛋白修饰完成后，前述的组成成分则被进一步分类，例如H3.3，H2A.Z，H4等多种类型，进一步对核小体的稳定性进行了调控。
这个过程是非常动态和复杂的，为正常的细胞功能奠定了基础。
二、遗传表观遗传遗传表观遗传指的是家族和种族基因表达上的稳定性。
这个稳定性与基因本身的基因组不同。
如果我们将基因组想象成电影的话，那么基因表达就是电影中的某一帧。
基因组的每个个体基因组是相同的，但基因表达会因为生理活动和环境的变化而有所不同。
组蛋白修饰在染色体功能中的作用
组蛋白修饰在染色体功能中的作用组蛋白是构成染色体的主要蛋白质，它们有着重要的功能，如压缩DNA、影响转录、调节基因表达等。
然而，组蛋白中的一些修饰可以进一步调控这些作用。
在本文中，我们将探讨组蛋白修饰在染色体功能中的作用。
一、什么是组蛋白修饰？组蛋白修饰是指在组蛋白分子上添加化学修饰基团，从而影响其功能和结构。
修饰可以包括乙酰化、甲基化、磷酸化等。
乙酰化是指在组蛋白N末端的赖氨酸残基上添加乙酰化基团，这通常会解开组蛋白中的紧密结构，从而使DNA更加容易被转录因子识别和结合。
甲基化是指在组蛋白的赖氨酸残基上添加甲基基团。
这是一种影响基因表达的修饰。
它可以增强或减小特异转录因子对DNA结合的亲和力。
磷酸化是指添加磷酸根，这种修饰可以减弱各种蛋白质之间的相互作用，从而改变DNA中的染色体结构。
二、组蛋白修饰在基因转录中的作用组蛋白修饰在基因表达方面扮演着非常重要的角色。
许多研究表明，组蛋白修饰可以影响染色体区域的可接近性和转录调节因子的结合亲和力。
当染色体区域上的组蛋白受到不同类型的修饰时，它们可能会显现出异构性。
这种异构性可以与转录因子结合，进而调节基因的转录水平。
因此，组蛋白修饰对哪些基因被表达、哪些基因被沉默，起到了至关重要的作用。
三、组蛋白修饰在遗传学中的作用组蛋白修饰对遗传学也有着深刻的影响。
组蛋白修饰遗传元素可以通过染色体构象的变化，从而影响染色质的可达性和稳定性。
值得注意的是，组蛋白修饰在性质上是可以遗传的。
一些组蛋白上的化学修饰可以被记忆，并将遗传给下一代。
这种修饰不仅会影响染色质的稳定性，还可以诱导表观遗传状态的改变。
四、组蛋白修饰在发育中的作用组蛋白修饰在发育过程中也扮演着非常重要的角色。
实验表明，组蛋白修饰可以影响特定基因的表达，在胚胎发育和生殖细胞发育中起到至关重要的作用。
比如，组蛋白H3K27me3 在某些特定发育阶段与基因沉默有关。
该修饰通过影响转录因子和染色体可达性调节某些基因的表达。
组蛋白甲基化的意义
组蛋白甲基化的意义《组蛋白甲基化的意义》组蛋白甲基化是一种重要的表观遗传修饰方式，对于维持基因的正常功能起着关键的调控作用。
组蛋白是染色质的主要蛋白质成分，它通过与DNA相互作用，可以改变DNA的结构和可及性，从而影响基因的转录活性。
甲基化是一种常见的化学修饰形式，主要发生在组蛋白的赖氨酸残基上。
组蛋白甲基化在许多生物学过程中发挥着重要的作用。
首先，它参与了基因的转录调控。
甲基化水平的变化可以直接影响染色质的结构和可及性。
甲基化的存在可以阻止转录因子的结合，并使得染色质紧凑成一个不利于基因转录的状态，从而起到基因沉默的作用。
相反，如果甲基化文件解除或增加，就可以打开染色质结构，使得基因可以开始或继续转录。
这一过程对于细胞的发育、分化和生殖等过程至关重要。
其次，组蛋白甲基化还影响基因的稳定性和遗传转移。
在染色体结构的稳定性中，甲基化可以保护DNA免受外来的固定位点的影响，防止多余的DNA重组和悬浮。
此外，它还参与了染色体的不平衡和失序的调控，有助于保持正常的细胞生物学特征。
在遗传转移方面，甲基化可以作为一种标记，传递给下一代细胞。
这种遗传记忆可以在整个细胞分裂过程中保留，并在染色质的重塑和修饰中起到重要的作用。
最后，组蛋白甲基化在疾病发生和进展中发挥着重要的作用。
研究表明，失调的甲基化模式在多种疾病中都有所观察到。
例如，癌症细胞常常出现甲基化的异常，这可以导致染色质稳定性的丧失、癌基因的活化以及肿瘤抑制基因的失活。
因此，通过调控组蛋白甲基化可以成为药物开发和治疗策略的新方向。
综上所述，组蛋白甲基化在生物学过程中具有重要的意义。
它参与了基因转录的调控、细胞和染色体的稳定性以及疾病的发生和进展等方面。
通过深入研究组蛋白甲基化的机制和功能，我们可以更好地理解细胞和基因的调控网络，为基础生物学和医学研究提供新的思路和方法。
组蛋白修饰与表观遗传调控
组蛋白修饰与表观遗传调控在生物的细胞内部，基因是通过DNA序列的形式存在于染色体中的。
然而，基因并不是单单通过DNA序列的变化来完成调控的，它还需要一系列的调节因素来进行交流和表达，并且这些调节因素往往是通过生物后代的遗传方式体现，这被称为表观遗传。
表示生物的表观遗传调控因素，除了基因序列之外的一切，包括DNA纤维上的组蛋白结构也占据着相当重要的地位。
组蛋白是DNA和蛋白质协同组成的一种固有结构，是构成染色体的基础。
而组蛋白的修饰可以影响到细胞衍生的信号以及基因的表达和遗传信息的转录，这就是组蛋白修饰在表观遗传调控中的重要性。
它们可以用于基因表达的调节：增强或减少某个基因的表达。
组蛋白修饰是基于在相同特定位置上出现的化学改变的，比如苏氨酸，甲基化和乙酰化。
组蛋白修饰结合了DNA的基因条码和表观遗传因素在表达过程中的支配，这种过程是开放和动态的，并且还可以被基因表达的微观细节所影响。
它被认为是人类疾病和发育的关键因素，很多认为任何一种错误都会导致各种不同的疾病。
组蛋白修饰分为三种类型：甲基化，磷酸化和乙酰化。
乙酰基组蛋白修饰可以增加转录因子在复制过程中的作用，从而增加某些基因的表达。
而甲基基组蛋白修饰则可以在DNA环境中产生较强的吸引力，因此，可以通过增加和减少它们来控制基因表达。
被甲基化的组蛋白也可被酶催化酶催化去甲基化，导致细胞的不同发育状态。
组蛋白组装的层次从普通的螺旋卷曲到超级螺旋结构，这可以是DNA串联的格式，较长DNA碎片的包装成染色体大部分所需的更大规模的组装过程。
它是DNA细胞的一种自然保护机制，可以保护DNA不受损伤，从而使基因的表达得到充分的体现。
在表观遗传调控中，组蛋白结构的改变是非常重要的。
这些结构改变不仅可以影响细胞衍生的信号，而且可以影响基因的表达和转录，从而影响特定细胞和整个生物的响应。
例如，在人体中，则是可以通过组蛋白结构的变化来调节基因表达，从而治疗癌症和心血管疾病等疾病。
表观遗传调控和组蛋白变化机理
表观遗传调控和组蛋白变化机理当谈到遗传时，人们常常想到DNA，但实际上，遗传不仅仅指基因组DNA序列的遗传，还包括表观遗传，也就是基因表达的调控。
表观遗传是真核生物基因表达调控中一个重要的层次，其主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA 等。
而其中，组蛋白修饰在表观遗传调控中发挥着重要的作用。
组蛋白是真核生物染色质基本结构单位，由碱性蛋白（histone）和DNA组成核小体（nucleosome）。
组蛋白修饰是指组蛋白在特定氨基酸残基上发生化学修饰，如乙酰化、甲基化、泛素化等，从而调控染色质复杂的结构和DNA的可访问性，影响基因的转录和表达。
以甲基化为例，甲基化是一种常见的组蛋白修饰，是指在组蛋白的精氨酸残基上加上一个甲基基团（CH3）。
甲基化可以发生在多个不同的残基上，如组蛋白H3的Lys4、Lys9和Lys27，在不同的位点上发挥不同的作用。
例如，H3K4me3被认为是转录起始区特异性标记，促进基因转录，而H3K9me3则与转录抑制、染色质紧密结构相关。
组蛋白修饰通过调控DNA和组蛋白之间的相互作用，影响染色体的结构稳定性和可访问性，从而影响基因表达。
在转录起始区周围，H3K4me3标记的存在可以招募转录激活因子来开放染色质结构，增加基因的表达水平。
而在转录因子结合位点周围，H3K27me3的存在则会招募染色质复合物，形成浓密的染色质区域，阻止基因表达。
除了影响单个基因外，组蛋白修饰还可以在整个染色体上形成多种不同的组蛋白修饰图谱，形成不同的染色质状态。
这些不同的染色质状态对基因表达的调控和差异表达、基因功能的维持和分化过程的调控都有重要作用。
除了甲基化以外，组蛋白乙酰化、磷酸化、泛素化等修饰也被广泛研究。
乙酰化主要与转录激活有关，磷酸化则在细胞周期调控、细胞周期进程等方面发挥作用。
泛素化则与蛋白质降解有关。
表观遗传调控在生物的个体发育、细胞分化、维持稳态等方面扮演重要角色。
对表观遗传的调控机制和组蛋白变化的研究，可以有助于我们深入了解基因表达的调控机制、疾病的发生发展机制，进而为生物医学和生物科技领域的研究提供基础和启示。
组蛋白修饰和表观遗传调控的分子机制
组蛋白修饰和表观遗传调控的分子机制组蛋白是真核生物中主要的染色体蛋白质，参与核糖体组装、DNA复制和修复、基因转录、DNA甲基化等一系列重要生命过程。
组蛋白修饰是指对特定的氨基酸残基进行翻译后修饰的化学反应，如乙酰化、甲化、泛素化等。
组蛋白经过修饰后可以产生各种不同的生物功能，如激活或抑制某些基因的表达。
表观遗传调控则是指通过对染色质上的修饰来调节基因表达，这种调控方式不涉及DNA序列变化，所以成为“表观遗传”调控。
在这篇文章中，我们将深入探讨组蛋白修饰与表观遗传调控的分子机制。
乙酰化修饰乙酰化（acetylation）修饰是最常见的组蛋白修饰之一，经常与基因活性相关联。
一般来说，组蛋白乙酰化是在组蛋白酰转移酶（histone acetyltransferase, HAT）和组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase, HDAC）的协同作用下进行的。
HAT向组蛋白中的氨基酸残基（如赖氨酸）添加乙酰基，从而增加组蛋白带正电荷的数量，并导致染色质更松散，容易接近转录因子。
这进一步促进了转录因子的结合并增强了基因的表达。
相反，HDAC则从组蛋白中去除乙酰基。
这导致组蛋白变得更加紧密并且难以接近转录因子。
这进一步降低了基因表达水平。
甲化修饰另一个常见的组蛋白修饰是甲基化（methylation）。
与乙酰化不同，甲基化通常被认为是对染色质的更牢固的修饰。
事实上，甲基化已经被证明可以长期记忆，预测对脑的进化和功能有重要影响。
相比于乙酰化，甲基化的效果在不同的位置有所不同。
例如，甲基化组蛋白通常会产生一种“沉默”信号，以阻止基因表达。
这种信号是通过组蛋白结构的改变来实现的，在这种情况下，组蛋白携带的正电荷少了，不易于与DNA结合。
另一方面，甲基化修饰可以增加组蛋白中的亲水性氨基酸残基。
这导致附加DNA序列中甲基的位置特异性，同时也说明了为什么许多表观遗传位点在组蛋白N端出现。
泛素化修饰除了乙酰化和甲基化修饰之外，泛素化是另一种极为重要的组蛋白修饰。
组蛋白修饰和表观遗传学的作用
组蛋白修饰和表观遗传学的作用近年来，随着科学技术的不断发展，人们对于组蛋白修饰和表观遗传学的研究越来越深入，这些研究可以为我们更深入地了解人类的遗传信息提供重要的帮助。
那么，组蛋白修饰和表观遗传学究竟是什么？它们对于人类的遗传信息又有哪些影响呢？本文将从不同角度来论述这个问题。
一、组蛋白修饰是什么？组蛋白是一种含有大量碱性氨基酸的蛋白质，存在于细胞核内，是染色体核小体的主要成分。
除了参与染色质结构的维持之外，组蛋白还起到了调控DNA复制和基因转录的重要作用。
组蛋白上的修饰可以改变其结构和功能，从而影响某些基因的表达状态。
这就是组蛋白修饰。
目前，已知的组蛋白修饰包括甲基化、解甲基化、磷酸化、泛素化、ADP-核糖酸化、羟甲基化等等。
这些修饰形式可以单独存在，也可以多种修饰形式同时存在，互相影响。
除此之外，组蛋白修饰还与DNA甲基化、mRNA修饰等相互作用。
这些修饰和作用形成了一个庞大的调控体系。
二、组蛋白修饰如何影响表观遗传学？组蛋白修饰对表观遗传学的影响，主要表现在两个方面：1.基因转录的调节基因转录是指将DNA上的遗传信息转录成RNA的过程。
组蛋白修饰通过改变染色质的结构和状态，影响细胞核环境的完整度和稳定性，从而对基因的转录起到重要作用。
以甲基化为例，DNA上的甲基化作用会降低基因表达，而组蛋白甲基化则可以对基因的表达产生正向或负向调节作用。
组蛋白的解甲基化可能会激活或抑制一些基因的表达等影响都是由于组蛋白修饰与基因转录的相关性产生的。
2.细胞命运和发育的调节组蛋白修饰也影响细胞命运和发育。
细胞命运可以分为分化和增殖两个方面。
在细胞分化过程中，细胞会特化成为特定类型的细胞，分化程度的不同会产生不同的组蛋白修饰模式。
在组织的发育中，组蛋白修饰也起到了调控细胞命运的作用。
组蛋白修饰与表观遗传学的相互关系已经成为了研究热点之一。
通过特定的组蛋白修饰可以实现基因的精确调控，由此影响细胞的分化和发育。
这种影响在细胞再生、个体发育等方面有着重要的意义。
表观遗传调控植物雄性生殖系细胞发育的研究进展
DOI ：10.11913/PSJ. 2095-0837. 23132刘宗林，孙蒙祥，黄小荣. 表观遗传调控植物雄性生殖系细胞发育的研究进展[J ]. 植物科学学报，2023，41（6）：789−799Liu ZL ，Sun MX ，Huang XR. Advances in epigenetic regulation of plant male germline cell development [J ]. Plant Science Journal ，2023，41（6）：789−799表观遗传调控植物雄性生殖系细胞发育的研究进展刘宗林，孙蒙祥*，黄小荣*（武汉大学生命科学学院，杂交水稻全国重点实验室，武汉 430072）摘 要： 植物雄性生殖系细胞在发育过程中需经历染色质重塑、组蛋白修饰、DNA 甲基化以及小RNA 等途径所介导的表观遗传重编程。
现已发现诸多基因参与塑造雄性生殖系细胞的表观遗传状态，并调控植物雄性育性。
此外，随着各类组学技术的不断进步，一系列关于雄性生殖系细胞在不同发育阶段的特定表观遗传信息被揭示。
本文简要梳理了近年来植物雄性生殖系细胞发育过程中表观遗传动态及其所涉及的分子机理的研究进展，并对表观遗传调控植物雄性生殖系细胞发育的后续研究进行了展望。
关键词： 雄性生殖系细胞；组蛋白变体；组蛋白翻译后修饰；DNA 甲基化；小RNA中图分类号：Q75 文献标识码：A 文章编号：2095-0837（2023）06-0789-11Advances in epigenetic regulation of plant malegermline cell developmentLiu Zong-Lin ，Sun Meng-Xiang *，Huang Xiao-Rong *（State Key Laboratory of Hybrid Rice , College of Life Sciences , Wuhan University , Wuhan 430072, China ）Abstract ：Male germline cells in plants undergo epigenetic reprogramming mediated by chromatin remode-ling, histone modification, DNA methylation, and small RNA during development. Many genes are involved in shaping the epigenetic state of male germline cells and regulating plant male fertility. Recent advances in multi-omics techniques have helped elucidate specific epigenetic profiles of male germline cells at different stages of development. In this review, we summarize recent advances in epigenetic dynamics and molecular mechanisms involved in the development of male germline cells in plants and discuss prospects for future studies on the epigenetic regulation of this developmental process.Key words ：Male germline cells ；Histone variant ；Histone posttranslational modifications ；DNA methyla-tion ；Small RNAs在被子植物雄配子体发育过程中，源自体细胞的孢原细胞分化形成小孢子母细胞，其经历减数分裂形成由胼胝质壁包裹的四分体结构。
表观遗传学修饰—组蛋白修饰
不同组蛋白或不同残基修饰之间的调节
其他调节机制
乙酰化与甲基化 磷酸化与乙酰化 泛素化与甲基化 磷酸化与甲基化
组蛋白乙酰化与肿瘤
CREB结合蛋白 （CBP)
乙 酰 化 转 移 酶
E1A结合蛋白 p300（EP300)
抑制肿瘤的 生成
锌指结构220 （ZNF220)
急性进行性 髓性白血病
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组蛋白修饰
翻译后修饰 多发生在组蛋白的N-端尾部 甲基化、乙酰化、磷酸化、ADP-核糖基化、泛素化和小分 子类泛素化
帮助其他蛋白质与DNA结合，调控基因转录
复杂的调节机制
同种组蛋白不同残基的一种修饰能加速或抑制另一修饰的 发生
在影响其他组蛋白残基的同时，也受到另外组蛋白残基修 饰的调节
表观遗传现象包括DNA甲基化、RNA干扰、组织蛋白修 饰等。
组蛋白
组蛋白（histones）真核生物体细胞染色质中的碱性蛋白 质，含精氨酸和赖氨酸等碱性氨基酸特别多。 真核生物染色体的基本结构蛋白，是一类小分子碱性蛋 白质，有六种类型：H1、H2A、H2B、H3、H4及古细菌 组蛋白，它们富含带正电荷的碱性氨基酸，能够同DNA 中带负电荷的磷酸基团相互作用。
表观遗传学修饰 组蛋白修饰
郑德亮 13812509
表观遗传学
表观遗传学（epigenetics）又称“拟遗传学”、“表遗 传学”、“外遗传学”以及“后遗传学”。 20世纪80年代逐渐兴起的一门学科，是在研究与经典孟 德尔遗传学遗传法则不相符的许多生命现象过程中逐步 发展起来的。 研究的是在不改变DNA序列的前提下，某些机制所引起 的可遗传的基因表达或细胞表现型的变化。
个人整理组蛋白甲基化在真核基因中的调控作用
个人整理组蛋白甲基化在真核基因中的调控作用组蛋白甲基化是一种常见的表观遗传修饰形式，通过改变染色质结构而对基因进行调控。
在真核生物中，组蛋白甲基化在基因表达过程中起着重要的作用。
它参与了基因沉默、上性表达和基因启动等多种生物学过程。
在真核细胞中，DNA与蛋白质相结合形成染色质。
染色质的组成包括DNA、组蛋白和非编码RNA等。
组蛋白是一类丰富的碱性蛋白质，其主要功能是通过包裹和稳定DNA形成核小体结构，并调控基因表达。
组蛋白的N-末端主要含有丝氨酸、苏氨酸和赖氨酸残基，这些残基可以被甲基化修饰。
组蛋白甲基化是指在组蛋白分子上附加甲基基团，主要通过DNA甲基转移酶(DNMT)进行。
在真核生物中，组蛋白甲基化主要发生在赖氨酸残基上。
这种修饰形式可以影响染色质的密度和构象，从而调控基因的表达。
具体来说，组蛋白甲基化可以通过两种方式来调控基因表达：直接调控和间接调控。
直接调控是指组蛋白甲基化直接与转录因子和转录机器结合，改变基因的转录水平。
甲基化的组蛋白可以提供一个结构基础，促进转录因子的结合，从而增强或抑制基因的转录。
研究表明，组蛋白甲基化对基因的表达有着双重作用。
在一些基因上，甲基化可以抑制转录因子的结合并阻碍基因的转录，从而使基因处于沉默状态。
而在另一些基因上，甲基化则可以增强转录因子的结合，促进基因的转录，从而实现上性调控。
这种直接调控的作用方式与其他表观遗传标记方式如修饰组蛋白乙酰化和磷酸化有着重叠和相互作用的关系。
间接调控是指组蛋白甲基化通过改变染色质的状态来影响基因的转录。
在染色质水平上，组蛋白甲基化可以改变染色质的紧密程度，形成开放或紧密的染色质结构。
开放的染色质结构更容易被转录机器访问，从而促进基因的转录。
而紧密的染色质结构则难以访问，使基因处于沉默状态。
组蛋白甲基化与DNA甲基化相互作用，通过改变染色质状态来调控基因的表达。
总体而言，组蛋白甲基化在真核基因调控中起到了至关重要的作用。
它不仅可以直接参与转录因子的结合和基因的转录，还可以改变染色质的紧密程度，从而间接影响基因的表达。
组蛋白甲基化位点
组蛋白甲基化位点全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：组蛋白甲基化是一种重要的表观遗传修饰形式，是真核细胞染色质结构与功能调控的主要机制之一。
组蛋白甲基化通常发生在组蛋白N端赖氨酸残基上，主要是通过DNA甲基转移酶（DNMT）在组蛋白上甲基化的。
组蛋白包括组蛋白H3和组蛋白H4，它们在染色质结构中起着关键作用。
组蛋白的甲基化状态会对基因的表达产生重大的影响，因此组蛋白甲基化位点的研究对于理解基因调控机制以及相关疾病的发生和发展具有重要意义。
组蛋白甲基化位点是指在组蛋白分子上发生甲基化修饰的特定位置。
组蛋白H3的甲基化位点主要包括H3K4、H3K9、H3K27、H3K36、H3K79等。
这些甲基化位点在染色质结构的调控中发挥着不同的作用，主要包括激活或抑制基因的表达。
H3K4甲基化通常被认为是基因启动子激活的标志，而H3K9和H3K27甲基化则通常与基因沉默相关。
通过调控这些组蛋白甲基化位点的状态，细胞可以有效地控制基因的表达水平，从而调节细胞功能和生物过程。
近年来，研究人员通过高通量测序技术和生物信息学分析手段，成功地鉴定了大量的组蛋白甲基化位点。
通过比较不同组织、不同细胞状态下的组蛋白甲基化位点的变化，可以揭示组蛋白甲基化在细胞分化、发育和疾病发生发展中的重要作用。
在肿瘤细胞中，组蛋白甲基化位点的异常变化往往与肿瘤细胞增殖和侵袭能力的增强相关。
研究组蛋白甲基化位点的变化及其调控机制对于癌症的诊断和治疗具有重要意义。
组蛋白甲基化位点的研究还可以为精准医学和个性化治疗提供重要信息。
通过分析病人的组蛋白甲基化位点的状态，可以为疾病的分类、预后评估和治疗方案的选择提供依据。
在肿瘤治疗中，通过检测肿瘤细胞的组蛋白甲基化位点的状态，可以更准确地预测患者对特定治疗方案的疗效，从而实现个性化治疗的目标。
组蛋白甲基化位点的研究是分子生物学领域的热点研究方向之一，其重要性不言而喻。
随着技术的不断进步和研究的深入，相信组蛋白甲基化位点的研究将为我们揭示更多细胞调控机制的奥秘，为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和途径。
表观遗传调控机制在癌症发生发展中的作用概述
表观遗传调控机制在癌症发生发展中的作用概述引言：表观遗传调控是指通过细胞内外环境信号对基因表达的调控，而不涉及DNA序列的改变。
在癌症发生发展中，表观遗传调控机制起着至关重要的作用。
本文将概述表观遗传调控在癌症发生发展中的作用，并重点讨论DNA甲基化、组蛋白修饰以及非编码RNA调控等几个重要的表观遗传调控机制。
第一部分：DNA甲基化在癌症中的调控作用DNA甲基化是指DNA链上的甲基化修饰，其中甲基化在癌症发生发展中具有重要的调控作用。
研究发现，在癌症细胞中，DNA甲基化的模式发生了明显的改变。
一方面，癌细胞的全局DNA甲基化水平下降，导致原本甲基化的基因变为非甲基化状态，进而激活了一些癌症相关基因的表达。
另一方面，癌细胞中一些关键的抑癌基因则出现了异常的高度甲基化，从而导致这些基因的沉默。
这种异常的DNA甲基化模式使得癌细胞在增殖、转移和抵抗药物方面具有明显的优势。
第二部分：组蛋白修饰在癌症中的调控作用组蛋白修饰是指通过对组蛋白进行化学修饰，来调控染色质状态和基因表达的一种机制。
研究发现，癌症中染色质状态存在明显的异常修饰模式。
举例来说，癌细胞中常常出现组蛋白甲基转移酶的过度表达，导致染色质的过度甲基化，从而影响基因的表达。
此外，癌细胞中还存在组蛋白乙酰化、甲酰化等修饰模式的异常，这些错误的修饰模式导致了细胞增殖、转移等恶性特征的获得。
第三部分：非编码RNA在癌症中的调控作用非编码RNA是指在转录过程中产生的不参与蛋白质翻译的RNA分子。
越来越多的研究表明，非编码RNA在癌症发生发展中发挥重要的调控作用。
例如，某些长链非编码RNA可以与DNA、RNA或蛋白质相互作用，调控基因的表达；而某些短链非编码RNA则具有剪切、诱导RNA降解等功能，参与细胞增殖、转移等关键过程。
非编码RNA的异常表达与癌症的发生密切相关，对于癌症的早期诊断和治疗具有重要意义。
结论：在癌症发生发展中，表观遗传调控机制起着至关重要的作用。
分子生物学：基因表达的表观遗传调控
一、DNA甲基化
DNA甲基化(DNA methylation)是研究得最清楚、 也是 最重要的表观遗传修饰形式，主要是基因组 DNA上的胞 嘧啶第5位碳原子和甲基间的共价结合，胞嘧啶由此被修 饰为5甲基胞嘧啶(5-methylcytosine，5mC)。
（二）适应性表达
➢ 在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活， 基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基 因(inducible gene)。
➢ 可诱导基因在特定环境中表达增强的过程， 称为诱导(induction)。
➢ 如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基 因是可阻遏基因(repressible gene)。可阻遏 基因表达产物水平降低的过程称为阻遏 (repression)。
侵袭能力。
在肿瘤细胞总体甲基化水平降低的同时也伴 有某些CpG岛甲基化程度升高，主要表现为调控 基因启动子的异常甲基化，由此导致的调控基因的 沉默是癌症产生的重要途径。如在循环系统的肿瘤 细胞中就发现许多基因的过度甲基化，这导致肿瘤 抑制基因、DNA修复基因和转移抑制基因的失活 ，并使这些基因成为突变靶点，失去对细胞周期和 细胞分化的控制。
基因表达的多级调控
基因激活 拷贝数 重排 甲基化程度
转录起始 转录后加工 mRNA降解
蛋白质翻译 翻译后加工修饰 蛋白质降解等
❖生物遗传信息表达正确与否，既受 控于DNA 序列，又受制于表观遗传 学信息。
组蛋白H3赖氨酸位点甲基化修饰对骨骼肌细胞分化的调控作用
组蛋白H3赖氨酸位点甲基化修饰对骨骼肌细胞分化的调控作用【摘要】组蛋白H3赖氨酸位点甲基化修饰在骨骼肌细胞分化中起着重要调控作用。
本文从分子水平探讨了甲基化修饰对骨骼肌细胞关键基因表达的调控机制，以及在分化过程中的动态变化。
研究发现，组蛋白H3在骨骼肌细胞分化中的甲基化水平与细胞命运决定密切相关，与其他修饰方式协同作用影响细胞分化。
未来的研究应该着重探索组蛋白H3赖氨酸位点甲基化在骨骼肌疾病治疗中的应用前景，以及其在临床上的意义。
这些研究结果有望为深入了解骨骼肌细胞分化调控机制提供新的思路，为相关疾病的治疗提供新的策略。
【关键词】组蛋白H3, 赖氨酸位点, 甲基化修饰, 骨骼肌细胞, 分化调控, 关键基因表达, 分子机制, 协同作用, 重要性, 未来研究, 临床意义, 应用前景1. 引言1.1 背景介绍骨骼肌是人体最主要的运动器官，其功能和结构都受到多种因素的调控。
近年来，研究表明组蛋白H3赖氨酸位点的甲基化修饰在骨骼肌细胞分化中发挥着重要的调控作用。
组蛋白H3是构成核小体的主要蛋白质之一，而其在骨骼肌细胞中的甲基化修饰则可以影响基因的转录活性，从而调控细胞的分化过程。
在骨骼肌细胞分化过程中，组蛋白H3赖氨酸位点的甲基化修饰会影响到关键基因的表达，进而影响细胞的功能和特性。
这种修饰方式具有动态性，会随着细胞分化的不同阶段而发生变化，从而形成具有时序性的分化过程。
了解组蛋白H3赖氨酸位点甲基化修饰在骨骼肌细胞分化中的作用机制，不仅有助于进一步揭示细胞分化调控的分子机制，还为相关疾病的治疗和预防提供了新的靶点和策略。
深入研究组蛋白H3赖氨酸位点的甲基化修饰对骨骼肌细胞分化的调控作用具有重要的意义和价值。
1.2 研究目的引言通过本研究，我们希望能够全面了解组蛋白H3赖氨酸位点甲基化在骨骼肌细胞分化中的重要性，为深入探究其相关分子机制提供理论基础。
我们也希望能够为将来的临床研究和治疗提供新的思路和方法，推动骨骼肌相关疾病的诊断与治疗领域向前发展。
组蛋白修饰在基因表达中的作用
组蛋白修饰在基因表达中的作用组蛋白是由碱性蛋白质与DNA缠绕而成的核小体的主要成分，是基因调控的一个重要层次。
组蛋白修饰是指对组蛋白进行的各种化学修饰，包括甲基化、酰化、磷酸化等。
这些修饰可以调节染色质的紧密程度，影响基因的活性，从而在基因表达中起到重要作用。
1. 组蛋白甲基化组蛋白甲基化是最为常见的组蛋白修饰形式，通常在赖氨酸残基上加上一个甲基，形成甲基赖氨酸。
甲基化作用可以抑制染色质的松弛和一些基因的表达。
一种特殊的组蛋白甲基化方式是在组蛋白H3赖氨酸第9位进行的，这被称为H3K9甲基化。
H3K9甲基化往往伴随基因沉默，而且已经被证明是一种重要的表观遗传机制。
2. 组蛋白乙酰化组蛋白乙酰化是另一种常见的组蛋白修饰方式，它通常在赖氨酸残基上加上一个乙酰化基团。
组蛋白乙酰化能够使得染色质松弛，从而增加基因的表达。
这是因为乙酰化可以阻止DNA与组蛋白的紧密结合，使得转录因子可以很容易地进入基因序列，与DNA结合，从而促进基因的转录。
3. 组蛋白磷酸化组蛋白磷酸化是一种罕见的组蛋白修饰方式，它通常发生在苯丙氨酸残基上。
组蛋白磷酸化能够影响染色质的收缩和松弛，从而对基因表达的调控起到重要作用。
特别地，H3T6磷酸化的出现是与细胞分裂有关的。
4. 组蛋白甲酰化组蛋白甲酰化是组蛋白被甲酰基化的过程。
它涉及到一种甲酰转移酶，该酶可以将一个甲酰基转移到组蛋白上。
组蛋白甲酰化通常发生在组蛋白H4中。
虽然它的功能不太清楚，但已经有一些证据表明，组蛋白甲酰化可能是与基因表达有关的。
总的来讲，组蛋白修饰在基因表达中起到了至关重要的作用。
不同的组蛋白修饰方式可以产生不同的影响，可以调节染色质的松弛程度和基因的活性。
尽管我们还需要对这些修饰的机制有更深入的了解，但我们已经知道，它们是众多基因调控机制中至关重要的一部分，为我们提供了更深入的了解基因调控的机制。
组蛋白甲基化的修饰位点
组蛋白甲基化的修饰位点-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述是文章引言的第一部分，旨在对整篇文章的内容进行简要的介绍和概括。
在“组蛋白甲基化的修饰位点”这篇文章中，我们将探讨组蛋白甲基化修饰在细胞发育、基因表达调控及疾病发生中的重要作用。
组蛋白甲基化是一种常见的染色质修饰方式，通过在组蛋白蛋白质上甲基化修饰位点上添加甲基基团，从而影响基因的表达和细胞功能的调节。
本文将介绍组蛋白甲基化的基本概念和作用，探讨组蛋白甲基化的修饰位点的发现和研究方法，阐述组蛋白甲基化修饰位点功能和调控机制，并探讨组蛋白甲基化修饰位点在疾病中的作用和应用。
通过对组蛋白甲基化修饰位点的研究，我们可以更加深入地了解细胞内的表观遗传调控机制，为研究与疾病相关的基因表达异常提供新的思路和治疗策略。
未来的研究将进一步推动我们对组蛋白甲基化修饰位点的认识，为疾病的早期预防和个性化治疗提供新的方法和策略。
1.2文章结构文章结构主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要介绍组蛋白甲基化修饰位点的研究背景和意义，概述了文章的主要内容和结构安排，并说明了文章的目的和总结。
正文部分主要包括四个小节。
首先，2.1部分会介绍组蛋白甲基化的基本概念和作用，包括甲基化修饰对基因表达的影响以及在细胞分化和发育中的作用。
接着，2.2部分会探讨组蛋白甲基化修饰位点的发现和研究方法，包括高通量测序技术在组蛋白甲基化研究中的应用。
然后，2.3部分会详细描述组蛋白甲基化修饰位点的功能和调控机制，包括组蛋白甲基化修饰位点与转录因子和染色质结构的相互作用等。
最后，2.4部分将讨论组蛋白甲基化修饰位点在疾病中的作用和应用，包括组蛋白甲基化修饰位点与癌症、心血管疾病等疾病的关联以及其在疾病治疗和诊断中的应用。
结论部分主要对组蛋白甲基化修饰位点的认识和研究进展进行总结，综述了相关研究的重要成果和发现。
同时，结论部分还会对未来研究的展望和应用前景进行探讨，指出组蛋白甲基化修饰位点研究的热点和趋势，并说明其在疾病治疗和精准医学中的潜在应用价值。
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HEREDITAS (Beijing) 2007年4月, 29(4): 387―392 ISSN 0253-9772 综 述收稿日期: 2006-07-17; 修回日期: 2006-10-25基金项目: 国家自然科学基金项目(编号: 30370334)资助[Supported by National Nature Sciences Foundation of China (No.30370334)] 作者简介: 杜婷婷(1982—), 女, 上海人, 医学学士, 专业方向: 生物化学与分子生物学通讯作者: 黄秋花(1969—), 女, 上海人, 医学硕士, 专业方向: 遗传学。
E-mail: qiuhua_huang@DOI: 10.1360/yc-007-0387组蛋白赖氨酸甲基化在表观遗传调控中的作用杜婷婷, 黄秋花上海交通大学附属瑞金医院, 上海血液学研究所, 医学基因组学国家重点实验室, 上海 200025摘要: 组蛋白赖氨酸的甲基化在表观遗传调控中起着关键作用。
组蛋白H3的K4、K9、K27、K36、K79和H4的K20均可被甲基化。
组蛋白H3第9位赖氨酸的甲基化与基因的失活相关连; 组蛋白H3第4位赖氨酸和第36位赖氨酸的甲基化与基因的激活相关连; 组蛋白H3第27位赖氨酸的甲基化与同源盒基因沉默、X 染色体失活、基因印记等基因沉默现象有关; 组蛋白H3第79位赖氨酸的甲基化与防止基因失活和DNA 修复有关。
与此同时, 组蛋白的去甲基化也受到更为广泛的关注。
关键词: 组蛋白赖氨酸甲基转移酶; 组蛋白赖氨酸甲基化; 组蛋白去甲基化The roles of histone lysine methylation in epigenetic regulationDU Ting-Ting, HUANG Qiu-HuaState Key Laboratory of Medical Genomics , Shanghai Institute of Hematology , Rui-Jin Hospital , Shanghai Jiao Tong University , Shanghai 200025, China.Abstract : Histone lysine methylation plays a key role in epigenetic regulation.There are five lysines within histone H3(K4,K9, K27, K36, K79). Besides, one lysine within histone H4(K20) has been shown to be methylated by specific histone lysine methyltransferase. Methylation at H3-K9 is associated with transcriptional repression, while methylation at H3-K4 andH3-K36 is associated with transcriptional activation. The methylation of histone H3-K27 was proved to be linked to several silencing phenomena including homeotic-gene silencing, X inactivation and genomic imprinting. H3-K79 methylation plays a role in DNA repair and transcriptional activation, and the extent and biological significance of histone demethylation will surely attract great attention Keywords: histone lysine methyltransferases; histone lysine methylation; histone demethylation通过组蛋白氨基末端残基的翻译后修饰对染色体结构和基因转录进行调控, 是目前表观遗传学(Epigenetics)研究领域的重要部分。
这些修饰主要包括磷酸化、甲基化、乙酰化、泛素化及ADP 核糖基化。
这些修饰通过影响组蛋白-DNA 和组蛋白-组蛋白的相互作用而改变染色质的结构。
单一组蛋白的修饰往往不能独立地发挥作用, 一种修饰的存在可以指导或抑制同一组蛋白上另一修饰的存在, 形成一个修饰的级联。
这些修饰可作为一种标志或语言,也被称为“组蛋白密码”[1], 组蛋白密码大大丰富了传统遗传密码的信息含量。
在5种组蛋白修饰中, 最早被了解的是组蛋白乙酰化修饰, 也是研究得最清楚的一种。
稍后对组蛋白甲基化修饰进行研究, 发展迅速, 最新进展表明, 组蛋白甲基化修饰在基因活性的调节中扮演着重要的角色。
如组蛋白赖氨酸的甲基化在许多生物学过程包括异染色质的形成、X 染色体的失活、转录调控等过程中起到了重要的作用, 组蛋白甲基化的紊乱可能导致癌变的发生。
388 HEREDITAS(Beijing) 2007第29卷1组蛋白赖氨酸甲基转移酶的结构与功能组蛋白甲基化一般发生在赖氨酸lysine(K)残基和精氨酸残基上。
组蛋白H3的K4、K9、K27、K36、K79和H4的K20均可被甲基化。
组蛋白的甲基化都是由组蛋白甲基转移酶完成的。
目前从酵母到人多个物种中已经分离到十几个组蛋白H3赖氨酸甲基转移酶。
它们的共同特点是除了组蛋白H3-K79甲基转移酶Dot1, 其他都含有SET结构域, 可以特异性地修饰组蛋白的不同位点。
Suv39蛋白是最早被发现的组蛋白赖氨酸甲基转移酶[2]。
Suv39可以直接作用于组蛋白H3的Lys9使之甲基化, 其催化结构域位于一个高度保守的SET结构域, 该结构域名称来源于果蝇参与表型遗传的3个基因Su(var)3-9、E(z)和Trithorax。
组蛋白赖氨酸的甲基化是由不同的特异的组蛋白赖氨酸甲基转移酶[histone lysine(K)methyltransferases, HKMTs]催化的。
根据组蛋白赖氨酸甲基转移酶作用靶位点的特异性以及物种来源的不同, 总结见表1。
表1 组蛋白赖氨酸甲基转移酶Table 1 Histone lysine methyltransferases催化位点Catalytic site名称 Name 物种来源 SpeciesSet1 酵母 YeastTrithorax ASH1 果蝇DrosophilaH3K4SET1MLLSET7/SET9SMYD3哺乳动物 Mammalian Clr4 酵母 YeastSu(var)3-9 ASH1 果蝇DrosophilaH3K9SUV39h1,SUV39h2ESETG9aGLPRIZ哺乳动物 MammalianMES-2 线虫 NematodesE(Z) 果蝇DrosophilaH3K27EZH2 哺乳动物 MammalianSet2 酵母 YeastH3K36NSD1HYPBMetnase哺乳动物 MammalianH3K79 Dot1 酵母 Yeast Dot1L 哺乳动物 Mammalian Set9 酵母 YeastH4K20Su(var)4-20ASH1果蝇DrosophilaSUV4-20h1,SUV4-20h2SET8/PR-SET7 NSD1 哺乳动物 Mammalian2组蛋白赖氨酸甲基化组蛋白赖氨酸甲基化发生于组蛋白H3和H4上,在这两种组蛋白上共有6个赖氨酸残基位点可以发生甲基化。
这些赖氨酸的氨基侧链可以发生单甲基化、二甲基化和三甲基化。
因甲基化位点的不同, 组蛋白赖氨酸甲基化可以对转录起激活或抑制作用,而对于某些生物学过程, 如X染色体的失活, 即使甲基化作用于相同位点, 也会因甲基化数目的不同而导致不同的结果。
2.1 H3-K9的甲基化修饰组蛋白H3第9位赖氨酸的甲基化与基因的失活相关连。
近些年, 人们通过对引起染色质沉默现象的各种基因的综合分析, 开始在分子水平上对异染色质进行定义。
研究表明, Su(var)3-9以及人类的同源物SUV39h1可以特异的甲基化H3-K9, 当H3-K9被SUV39h1甲基化后, HP1(一种异染色质蛋白, 参与染色体高级结构的形成)可与H3结合[3]。
在进化过程中, 甲基转移酶基因呈保守趋势, 比如在裂殖酵母中H3-K9的甲基化由SUV39h1的同源物Clr4催化[4], 并募集HP1的同源物Swi6到异染色质上。
虽然Swi6和Clr4两种蛋白都与异染色质相关, 但它们的具体作用并未像SUV39与HP1间的关系那样了解清楚, 有一种可能是Swi6通过调节另外的可作用于特异的异染色区的其他蛋白来参与异染色质区的转录沉默。
小鼠中Suv39hl和Suv39h2两种基因编码的甲基转移酶对于异染色质的形成很重要,若将Suv39h1-/-小鼠和Suv39h2-/-小鼠杂交, 以获得Suv39h双突变的小鼠(Suv39h double null mice), 而Suv39h双突变小鼠的出生率明显偏低, 在197只小鼠中, 预计可以获得46只dn(double null mice)小鼠,而实际只出生了15只dn小鼠。
通过对小鼠胚胎的分析显示, Suv39h双突变小鼠胚胎的正常发育终止于E12.5。
单纯缺失Suv39hl或Suv39h2的小鼠仍具有正常的发育和生殖能力[3]。
人体内一种具有SET结构域的蛋白SETDB1可以特异甲基化H3-K9,体外试验证实, 由SETDB1催化的H3的N末端甲基化可以增强HP1与H3的结合[5]。
最近研究发现, 人类的两种参与B淋巴细胞分化与发育的蛋白RIZ1 (PRDM2)和PRDI-BF1 (PRDM1)中, RIZ1具有组蛋白甲基转移酶活性, 可以特异的甲基化H3-K9[6]; PRDI-BF1募集H3-K9的甲基转移酶G9a, 参与体内的转录抑制[7]。
第4期杜婷婷等: 组蛋白赖氨酸甲基化在表观遗传调控中的作用 389H3-K9单甲基化, 二甲基化多局限于哺乳动物的常染色质区域。
在小鼠中, 缺乏G9a或G9a相关蛋白(GLP)会导致H3K9在常染色质区低甲基化, 说明G9a是H3-K9在该区域的最主要的甲基化转移酶[8]。
G9a引起的H3-K9甲基化可能起着基因沉默的作用, 在G9a缺乏的细胞中, 出现相关基因的上调[9]。