《病毒的表观遗传调控》

  • 来源专题:病毒性肝炎防治
  • 编译者: 李爱花
  • 发布时间:2014-10-17
  • 细胞产生了许多发现和抑制微生物感染的机制。模式识别受体(PRRs)的运用是其中之一。PRRs可表达于细胞表面、胞质、或内涵体,用于发现病原相关分子模式(PAMPs)或被损坏细胞释放的危险信号(如危险相关分子模式,DAMP)。PRR的激活可激发信号级联反应,导致抗微生物细胞因子的产生,包括I型干扰素。这些细胞因子反过来诱导基因的表达,如干扰素诱导基因(ISGs),表现为抗微生物活性。除了PRRs,自噬是另一种细胞外防御机制。细胞以异体吞噬的方式用自噬清除细胞外病原体。病毒为了存活下来已经产生了不同的机制来抑制这些固有免疫反应。一个明显的例子是HCV NS3蛋白酶可将线粒体抗病毒信号蛋白(MAVS)切断。MAVS是能被HCV基因组RNA激活的胞浆模式识别受体RIG-I重要的下游接头分子。另一个例子是流感病毒NS1蛋白,结合E3泛素连接酶TRIM25防止器激活RIG-I。类似地,自噬通路可能被病毒抑制或被病毒利用于自身的复制中。前者以单纯疱疹病毒1的ICP34.5蛋白为代表。后者以HCV为代表,利用自噬增强它的复制。
    在Ducroux等的报道中,作者展示了另一种病毒感染的细胞控制。通过运用一系列亲和纯化方法,作者发现Spindlin1是一种乙型肝炎病毒X蛋白(HBx)的结合对象。他们接下来发现Spindlin1能抑制HBV的复制,因为它的过表达减少了HBV RNA和DNA复制中间物的水平。相反,通过RNA干扰减少Spindlin1增强了HBV复制。他们指出Spindlin1对HBV的抑制效应是在转录水平,因为在核连缀(转录)分析中Spindlin1的过表达减少了HBV DNA的80%的转录活性,Spindlin1对HBV的效应具有特异性,细胞基因cyclinA2未观察到此现象。
    Spindlin1有三个Tudor 样结构域并能结合至H3的三甲基赖氨酸4(H3K4me3)和不对称二甲基精氨酸8 (H3R8me2a)。通过染色质免疫共沉淀(ChIP)实验,Ducroux等揭示出Spindlin1能结合至HBV共价闭合环状DNA (cccDNA)基因组。有趣的是,这种结合在病毒基因组中HBx的表达消失后会增强,证明了HBx在Spindlin1结合至HBV基因组中的抑制作用。虽然减少Spindlin1实际上导致HBV cccDNA中H3K4me3水平明显增加,Spindlin1似乎并非通过H3K4me3结合至HBV cccDNA。研究结果表明Spindlin1通过结合至HBV cccDNA抑制H3的转录后修饰,从而与活性转录基因相关联。
    Spindlin1对HSV-1 RNA的转录也呈现类似的抑制效应。
     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

相关报告
  • 《遗传发育所揭示决定种子活力的表观遗传调控机制》

    • 来源专题:转基因生物新品种培育
    • 编译者:姜丽华
    • 发布时间:2023-02-13
    •   种子的出现,使高等植物能够在多样的自然环境中得以广泛生存和分布。产生高活力的种子从而在环境条件合适时迅速萌发并发育产生健壮的幼苗是高等植物繁衍的关键,也是农业生产中种子品质的重要指标。然而,在种子形成时,其萌发和胚后发育的能力如何产生,尚不清楚。        近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所姜丹华研究组在《自然-通讯》(Nature Communications)上,发表了题为Histone H3.3 deposition in seed is essential for the post-embryonic developmental competence in Arabidopsis的研究论文。该研究发现了一个组蛋白H3的变体H3.3在染色质上的装配是种子获得萌发和胚后发育能力的关键,并分析了H3.3在其中可能发挥的调控机制,为进一步阐释种子活力的形成机制奠定了基础。        对H3.3完全敲除的拟南芥突变体的研究发现,该突变体能够正常产生成熟的种子,且形态和种子储藏蛋白等指标均与野生型一致。然而,h3.3突变体种子无法正常萌发,抑或是少数萌发的种子也在萌发后立即停止发育。研究分析H3.3在种子染色质上的分布发现,其在成熟种子中具有特异的基因5’端/启动子区和基因3’端均富集的分布模式,而在营养组织如幼苗中H3.3仅在基因3’端富集。H3.3对于成熟种子中染色质开放性的形成颇为重要,促进基因5’端/启动子区的开放,从而使种子在萌发时感知环境以及胚后发育的基因能够正常表达。此外,H3.3在基因3’端抑制染色质的开放性和基因上的异常转录 (cryptic transcription)。   该研究揭示了植物通过组蛋白变体H3.3在种子中的特异装配,从而“打开”染色质为其萌发和胚后发育做了准备机制。因而在一定程度上H3.3具有类似先锋因子在细胞命运调节中的作用。作为一种替代(replacement)组蛋白,H3.3在较多植物细胞的分化时均发生明显富集。因此,H3.3可能是植物细胞命运决定的关键因子,对其作用机制的进一步研究将有助于探索植物再生等重要科学问题。        研究工作得到中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金和国家重点研发计划等的支持。
  • 《了解疾病表观遗传原因的宝藏图》

    • 来源专题:生物安全网络监测与评估
    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2019-06-10
    • 在科学家首次绘制人类基因组图谱超过15年后,大多数疾病仍然无法根据一个人的基因预测,导致研究人员探索疾病的表观遗传原因。但表观遗传学的研究不能像遗传学那样进行,因此进展缓慢。现在,贝勒医学院和德克萨斯儿童医院的USDA / ARS儿童营养研究中心的研究人员确定了科学家应该关注的基因组的一个独特部分。他们的报告在基因组生物学中发表,该报告提供了加速表观遗传学和人类疾病研究的“宝藏图”。 表观遗传学是一种用于分子标记DNA的系统 - 它告诉身体中的不同细胞哪种基因在该细胞类型中打开或关闭。但是表观遗传学的细胞特异性使得研究具有挑战性。虽然血液样本可用于对个体进行“基因分型”,但血液DNA中的大多数表观遗传标记未提供关于身体其他部位(例如大脑或心脏)中的表观遗传失调的线索。 贝勒的营养学和分子与人类遗传学儿科教授Robert A. Waterland及其团队确定了基因组的特殊区域,其中血样可用于推断全身的表观遗传调控,使科学家能够进行测试对于表观遗传病的原因。 为此,他们专注于最稳定的表观遗传调控形式 - DNA甲基化。向DNA分子中添加甲基基团发生在胚胎状态,并可能影响您一生的健康。 为了鉴定人类之间DNA甲基化不同但在不同组织中一致的基因组区域,他们在10个尸体中的每一个的三个组织(甲状腺,心脏和脑)中描绘了整个基因组中的DNA甲基化。 “由于这些组织各自代表了早期胚胎的不同层,我们基本上可以追溯到早期胚胎发育过程中发生的事件,”沃特兰说。 “为了绘制DNA甲基化,我们将甲基化信息转换成遗传信号,然后对基因组进行测序。我们的地图集需要大量的测序数据 - 比2001年第一张人类基因组图谱所用数据多370倍。” 研究人员绘制的近10,000个区域,称为系统性个体间变异的相关区域(CoRSIV),构成了人类以前未被认识到的分子个体水平。 “最近的研究已经表明,这些地区的甲基化与一系列人类疾病有关,包括肥胖,癌症,自闭症,阿尔茨海默病和腭裂,”Baylor and co分子和细胞生物学副教授Cristian Coarfa博士说。 - 项目的领导者 沃特兰认为,这些研究结果将改变表观遗传学和疾病的研究,因为研究人员现在将知道基因组的位置。 “由于表观遗传标记具有稳定沉默或稳定激活基因的能力,任何具有遗传基础的疾病都可能具有表观遗传基础,”Waterland说。 “从表观遗传的角度来看,我们有很大的潜力来理解疾病过程.CORRS是这方面的入口。” 这项工作的其他贡献者包括Chathura J. Gunasekara,C。Anthony Scott,Eleonora Laritsky,Maria S. Baker,Harry MacKay,Jack D. Duryea,Noah J. Kessler,Garrett Hellenthal,Alexis C. Wood,Kelly R. Hodges, Manisha Gandhi,Amy B. Hair,Matt J. Silver,Sophie E. Moore,Andrew M. Prentice,Yumei Li和Rui Chen。 这项工作得到比尔和梅林达盖茨基金会,NIH / NIDDK(1R01DK111522),德克萨斯州癌症预防和研究所(RP170295),美国农业部/ ARS(CRIS 3092-5-001-059),英国医学研究委员会(比尔和梅林达盖茨基金会(OPP1 066947),NIH(S10OD023469),NIH / NICHD(1R21HD087860)和Wellcome Trust(098386 / Z / 12 / Z)。 ——文章发布于2019年6月3日