组成性异染色质负责基因组抑制富含重复序列、端粒和着丝粒的 DNA。在生理和病理性过早衰老过程中,异染色质稳态受到严重损害。在这里,我们表明 LINE-1(长散布核元件-1;L1)RNA 积累是典型和非典型人类早衰综合征的早期事件。L1 RNA 负向调节组蛋白赖氨酸 N -甲基转移酶 SUV39H1(抑制杂色 3-9 同源物 1)的酶活性,导致异染色质丢失和体外衰老表型的出现。使用特异性反义寡核苷酸 (ASO) 消除不同早衰综合征患者的真皮成纤维细胞中的 L1 RNA,可恢复异染色质组蛋白 3 赖氨酸 9 和组蛋白 3 赖氨酸 27 三甲基化标记,逆转 DNA 甲基化年龄,并抵消衰老相关分泌表型基因的表达,例如 p16、p21、激活转录因子 3 (ATF3)、基质金属肽酶 13 (MMP13)、白细胞介素 1a (IL1a)、BTG 抗增殖因子 2 (BTG2) 以及生长停滞和 DNA 损伤诱导 β (GADD45b)。此外,全身性输送 ASO 可挽救组织的组织生理学并延长 Hutchinson-Gilford 早衰综合征小鼠模型的寿命。 L1 RNA 耗尽后对人类和小鼠样本的转录分析表明,与核染色质组织、细胞增殖和转录调控相关的通路得到富集。同样,与衰老、炎症反应、先天免疫反应和 DNA 损伤相关的通路也下调。我们的研究结果强调了 L1 RNA 在早衰综合征中异染色质稳态中的作用,并确定了治疗过早衰老和相关综合征的可能治疗方法。
摘要:基因组结构,表观遗传学和增强子功能控制细胞的命运和身份。重新编程对诱导的多能干细胞(IPSC)将起始体细胞的转录率和染色质景观更改为逐步的多能细胞的转录景观。在正常胚胎发育过程中,调节网络的变化受到严格的调节,以确定细胞命运,并且同样需要在重编程过程中在细胞命运控制中发挥作用。关闭躯体程序并打开多能计划涉及表观遗传景观,增强子功能,染色质访问性和3D Chro-Matin拓扑的动态重组。在这种情况下,我们将在这里审查有关控制在体细胞重编程过程中控制和维护多能力的过程的当前知识。
可及染色质区域 (ACR) 与基因组中的基因表达紧密相关。保守的非编码顺式调控元件,如转录因子结合基序,通常存在于 ACR 中,表明 ACR 在植物基因组结构中起着重要的调控作用。然而,关于大豆 ACR 的研究很少,尤其是针对特定组织的研究。因此,在本研究中,我们利用便捷的 ATAC-seq,鉴定了六种大豆组织中的 ACR,包括根、叶芽、花、花芽、发育中的种子和豆荚。总的来说,ACR 约占整个大豆基因组的 3.3%。通过整合 RNA 测序和转录因子 (TF) ChIP-seq 的结果,发现 ACR 与大豆中的基因表达和 TF 结合能力紧密相关。总之,这些数据提供了对大豆 ACR 基因组特征的全面了解。作为重要基因组资源的集合,这些处理后的数据可在 datahub.wildsoydb.org 上获取。
六种甲基转移酶分工建立组蛋白 H3 赖氨酸 9 甲基化 (H3K9me) 的基因组图谱,H3K9me 是一种控制组成性异染色质、基因抑制和逆转录元件沉默的表观基因组修饰。其中,SETDB1 被募集到活性染色质域以沉默内源性逆转录病毒的表达。在旨在确定 SETDB1 对巨噬细胞中刺激诱导基因表达的影响的实验中,我们发现 SETDB1 耗竭导致的 H3K9me3 丢失与 CTCF 募集增加有关,这些募集到 SINE B2 重复序列中包含的 >1600 个 DNA 结合基序,这是之前未确定的 SETDB1 介导的抑制靶点。CTCF 是染色质折叠的重要调节剂,可抑制黏连蛋白引起的 DNA 成环,从而在相邻拓扑域之间创建边界。 CTCF 与 SINE B2 重复序列的结合增加,增强了数百个位点的绝缘性,并增加了含有脂多糖诱导基因的拓扑域内的环形成,这与它们对刺激的调节受损有关。这些数据表明 H3K9me3 在抑制 CTCF 的基因组分布和活性方面发挥着作用,并对染色质组织和基因调控产生影响。
摘要 CRISPR 相关 (Cas) 酶通过实现 RNA 引导的基因组编辑彻底改变了生物学。在供体模板存在下进行同源定向修复 (HDR) 目前是 CRISPR-Cas 诱导的双链 DNA 切割后引入精确编辑的最通用方法,但 HDR 效率通常低于导致插入和缺失 (indel) 的末端连接途径。我们测试了使用与 PRDM9 融合的 Cas9 构建体可以增加 HDR 的假设,PRDM9 是一种染色质重塑因子,可沉积组蛋白甲基化 H3K4me3 和 H3K36me3,经证实可介导人类细胞中的同源重组。我们的结果表明,融合蛋白特异性地在 DNA 中的 Cas9 切割位点接触染色质,使观察到的 HDR 效率加倍,并将 HDR:indel 比率提高 3 倍,与单独使用 Cas9 诱导的相比。HDR 增强发生在多种细胞系中,脱靶基因组编辑没有增加。这些发现强调了染色质结构对于 CRISPR-Cas 基因组编辑过程中 DNA 修复途径选择的重要性,并提供了一种提高 HDR 效率的新策略。意义声明 CRISPR-Cas 介导的同源定向修复 (HDR) 可为各种研究和临床应用提供精确的基因组编辑,但由于竞争性端接途径,HDR 效率通常较低。在这里,我们描述了一种通过设计 CRISPR-Cas9-甲基转移酶融合蛋白来影响 DNA 修复途径选择并提高 HDR 效率的简单策略。该策略强调了组蛋白修饰对 CRISPR-Cas 诱导的双链断裂后 DNA 修复的影响,并增加了 CRISPR 基因组编辑工具箱。
果蝇GAGA因子(GAF)是一种多功能蛋白,与核小体组织有关,并重塑基因表达,长距离增强子促进剂通信,高阶染色体结构和有丝分裂。这种广泛的活动提出了有关单个蛋白质如何执行许多看似与众不同和无关的功能的问题。当前的研究认为,GAF充当“先驱”因子,为不同类别的调节元素产生染色质的无核小体区域。从调节元件中去除核小体反过来使其他因素可以与这些元素结合并执行其专业功能。与这种观点一致,GAF与染色质重塑剂的集合相关联,并与与不同调节功能有关的蛋白质相互作用。在这篇综述中,我们总结了GAF的已知活动及其蛋白质伙伴的功能。
从酵母到哺乳动物,真核生物基因组可以根据发育或环境状态进行广泛转录。据估计,大多数裂殖酵母 (S. pombe) 和人类基因组都具有转录能力 [1,2]。尽管蛋白质编码基因在所有转录基因组单位中只占极小部分,但它们在历史上获得了最多的研究关注。然而,鉴于新一代测序和基因组编辑方法的最新进展,人们越来越多地参与阐明编码调控 RNA 的基因的功能相关性。这些包括非编码 RNA 和具有编码和非编码双重属性的双功能 RNA。非编码基因的转录产物可大致分为小分子非编码 RNA 或长分子非编码 RNA (lncRNA)。小的非编码 RNA 长度小于 200 个核苷酸,主要包括微小 RNA (miRNA)、短干扰 RNA (siRNA)、tRNA 衍生的小 RNA (tsRNA) 和 piwi 相互作用 RNA (piRNA)。它们在转录组和染色质调控中的作用已在其他地方进行了广泛综述,本文将不再赘述 [3–8]。长 RNA(长度 > 200 个核苷酸)称为长的非编码 RNA (lncRNA),据信不会翻译成蛋白质。与信使 RNA (mRNA) 相比,许多 lncRNA 的序列保守性较差,稳定性较差,主要存在于细胞核内。在酵母、植物和动物中,编码 lncRNA 的基因数量远远超过编码 mRNA 的基因数量 [9–12],这表明真核生物中存在大量无功能转录噪音,或者仍有许多功能性 RNA 有待鉴定。然而,有人争论说,一些注释的 lncRNA 可能被错误注释,并且可以翻译 [13–15]。这种想法得到了核糖体
神经发育认知障碍提供了对人脑发育机制的见解。在这里,我们报告了由APC7丢失引起的智障综合征,APC7是E3泛素连接酶后期促进复合物(APC)的核心成分。在机械研究中,我们在APC底物的募集和泛素化过程中发现了APC7的关键作用。在具有患者特异性APC7突变的小鼠的蛋白质组学分析中,我们识别与染色质相关的蛋白KI-67是神经元中APC的APC7依赖性底物。APC共激活因子蛋白CDH1而非CDC20的条件敲除导致Ki-67蛋白在体内的积累,这表明APC7对于大脑中CDH1-APC的功能是必需的。放松调节的神经元KI-67主要定位于本构异染色质。一起,我们的发现定义了APC7和CDH1-APC在神经元异染色质调节中的重要功能,这对理解人脑发育和疾病的意义。
抽象的中性粒细胞迅速招募到炎症部位,其协调的迁移形成了簇,这一过程称为中性粒细胞群。调节嗜中性粒细胞群早期阶段的因素尚未完全理解,需要开发新的体内模型。使用转基因斑马鱼幼虫研究组织损伤模型中的内源性中性粒细胞迁移,我们证明中性粒细胞群是斑马鱼免疫中的保守过程,与哺乳动物系统共享基本特征。我们表明,中性粒细胞最初围绕单个先驱中性粒细胞发展。我们观察到了先锋和早期蜂群中性粒细胞的细胞外细胞质和核碎片的猛烈释放。通过结合体外和体内方法来研究中性粒细胞外陷阱(NET)的基本组成部分(NET),我们提供了对这些释放事件的组成和形态的深入表征和高分辨率成像。采用光转化方法跟踪发展中嗜中性粒细胞的嗜中性粒细胞,我们确定蜂群发射先驱中性粒细胞的命运涉及细胞外染色质释放,并且需要关键的净成分加油,中性粒细胞弹性酶,和骨髓氧化酶的过程才能进行蜂窝化过程。一起,我们的发现表明,先锋中性粒细胞释放细胞成分是在组织损伤部位促中性粒细胞组成的第一步。
ormal造血是由多能造血干细胞(HSC)维持的,这些干细胞能够自我更新并在一个个体的整个生命中产生分化的细胞。这些细胞命运的决策的特征是转录细胞态的变化,是由可遗传的表观遗传过程介导的,特别是核小体蛋白的翻译后修饰和DNA的直接甲基化。染色质结构中的这些变化由特定的“作者”和“橡皮擦”酶协调,并特别受表观遗传“读者”的约束。急性髓细胞性白血病(AML)是由于这种有序转录进展的失调而引起的,导致侵袭性疾病的特征是分化和增殖增加。此外,转录调节剂和染色质修饰剂的突变在AML中复发。重要的是,由此产生的表观遗传变化是塑性的,临床证据表明,靶向表观遗传学改变可以重置具有临床相关结果的病理转录程序。从这个角度来看,我们将概述针对AML中染色质的代理的发展方面的最新进展。我们将重点放在3个领域:(1)靶向突变的IDH蛋白; (2)旨在靶向混合二线白血病(MLL) - 诱变的疗法; (3)针对转录激酶CDK9和CDK7。