哺乳动物基因组印记的擦除、建立和维持机理
发布时间：2021-06-21 11:24
基因组印记主要依靠印记基因DNA甲基化方式调控,这种表观遗传修饰让多种哺乳动物出现基因单等位表达现象。印记的擦除发生在原始生殖细胞（primordial germ cells,PGCs）时期,其主要途径为活化诱导的胞苷脱氨酶（activation-induced cytidine deaminase,AID）、TET（ten-eleven translocation）蛋白介导的去甲基化。印记的建立发生在配子发生期,雌雄有明显的不同。印记的维持在多种因子的共同作用下完成,主要参与的蛋白有Dnmt1、Dppa3、KAP1和ZFP57等。印记的维持贯穿整个发育阶段,并通过细胞分裂遗传给子代。机体正常生长发育有赖于印记基因的正常表达。随着第一个印记基因IGF2R的发现,对于印记机制的研究不断推进。该文将概述基因组印记的建立、维持、擦除机理以及克隆动物中存在的印记基因异常重编程。
【文章来源】：中国细胞生物学学报. 2020,42(03)CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
小鼠配子发生和早期胚胎发育过程中全基因组和印记的甲基化重编程过程(根据参考文献[23]修改)
Dnmt1s维持体细胞系印记, 这个过程不仅有Dnmt参与, 还有很多其他因子的加入, 如Dppa3 (developmental pluripotency associated protein 3)、KAP1(KRAB-association protein 1)、ZFP57(zinc finger protein 57)和MBD3(methyl-CpG-binding domain 3)[17]。Dppa3通过阻止由Dnmt1介导的从头甲基化来保护母源基因免除去甲基化[50](图2)。ZFP57是锌指蛋白KRAB家族中的一员, 能维持父源和母源多位点甲基化, 能识别并结合甲基化的结合模体TGC5mCGC[51]。ZFP57的KRAB结构域能和KAP1(也称作TRIM28或TIF1β)相互作用, 形成ZFP57-KAP1复合物, 继而募集组蛋白去乙酰化酶复合物(nucleosome remodeling and histone deacetylase, NuRD)、组蛋白H3K9三甲基化酶(SET domain bifurcated 1, SETDB1)和异染色质蛋白(heterochromatin protein 1, HP1)[52-54]。ZFP57-KAP1复合物通过保护基因不受TET介导的去甲基化的影响, 使胚胎干细胞保持异染色质甲基化和DNA甲基化[55]。另外, ZFP57能建立SNRPN位点ICR的甲基化, 其具体机制有待研究。除此之外, KAP1也是维持基因组印记的关键调节蛋白之一。有研究表明, 同时敲除小鼠胚胎母源和合子的KAP1基因, 会对胚胎印记的维持产生严重影响, 检测后发现, 所有胚胎均发生了印记的丢失, 证明母源及合子的KAP1均为早期胚胎印记维持所必需[56]。4 克隆动物印记基因异常重编程
【参考文献】：
期刊论文
[1]PEG11基因在体细胞核移植牛中印迹和DNA甲基化状态分析[J]. 张明月,杨文志,石运娇,张萃,陈玮娜,崔亚丽,张巍巍,李宁,李世杰. 中国兽医学报. 2016(12)
[2]转基因克隆牛胎盘中印迹基因PEG10的DNA甲基化水平[J]. 苏建民,许文兵,李艳艳,王丽君,王勇胜,张涌. 遗传. 2011(05)
[3]基因组印迹的调控机制及其对动物克隆的影响[J]. 苏建民,华松,张涌. 自然科学进展. 2009(08)
博士论文
[1]牛体细胞克隆中异常重编程的分析及提高重编程效率的研究[D]. 苏建民.西北农林科技大学 2012
本文编号：3240588
【文章来源】：中国细胞生物学学报. 2020,42(03)CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
小鼠配子发生和早期胚胎发育过程中全基因组和印记的甲基化重编程过程(根据参考文献[23]修改)
Dnmt1s维持体细胞系印记, 这个过程不仅有Dnmt参与, 还有很多其他因子的加入, 如Dppa3 (developmental pluripotency associated protein 3)、KAP1(KRAB-association protein 1)、ZFP57(zinc finger protein 57)和MBD3(methyl-CpG-binding domain 3)[17]。Dppa3通过阻止由Dnmt1介导的从头甲基化来保护母源基因免除去甲基化[50](图2)。ZFP57是锌指蛋白KRAB家族中的一员, 能维持父源和母源多位点甲基化, 能识别并结合甲基化的结合模体TGC5mCGC[51]。ZFP57的KRAB结构域能和KAP1(也称作TRIM28或TIF1β)相互作用, 形成ZFP57-KAP1复合物, 继而募集组蛋白去乙酰化酶复合物(nucleosome remodeling and histone deacetylase, NuRD)、组蛋白H3K9三甲基化酶(SET domain bifurcated 1, SETDB1)和异染色质蛋白(heterochromatin protein 1, HP1)[52-54]。ZFP57-KAP1复合物通过保护基因不受TET介导的去甲基化的影响, 使胚胎干细胞保持异染色质甲基化和DNA甲基化[55]。另外, ZFP57能建立SNRPN位点ICR的甲基化, 其具体机制有待研究。除此之外, KAP1也是维持基因组印记的关键调节蛋白之一。有研究表明, 同时敲除小鼠胚胎母源和合子的KAP1基因, 会对胚胎印记的维持产生严重影响, 检测后发现, 所有胚胎均发生了印记的丢失, 证明母源及合子的KAP1均为早期胚胎印记维持所必需[56]。4 克隆动物印记基因异常重编程
【参考文献】：
期刊论文
[1]PEG11基因在体细胞核移植牛中印迹和DNA甲基化状态分析[J]. 张明月,杨文志,石运娇,张萃,陈玮娜,崔亚丽,张巍巍,李宁,李世杰. 中国兽医学报. 2016(12)
[2]转基因克隆牛胎盘中印迹基因PEG10的DNA甲基化水平[J]. 苏建民,许文兵,李艳艳,王丽君,王勇胜,张涌. 遗传. 2011(05)
[3]基因组印迹的调控机制及其对动物克隆的影响[J]. 苏建民,华松,张涌. 自然科学进展. 2009(08)
博士论文
[1]牛体细胞克隆中异常重编程的分析及提高重编程效率的研究[D]. 苏建民.西北农林科技大学 2012
本文编号：3240588
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/3240588.html
