組蛋白修飾和DNA甲基化調(diào)控水稻發(fā)育的表觀遺傳機(jī)制研究
發(fā)布時(shí)間:2021-12-23 07:34
表觀修飾在維持真核生物基因組穩(wěn)定、調(diào)控基因表達(dá)等方面發(fā)揮了重要作用。作為主要糧食作物的水稻,其各器官(如根、葉和穗)發(fā)育過(guò)程中的表觀調(diào)控機(jī)制及其與基因表達(dá)的關(guān)系的認(rèn)知還有待完善,表觀修飾之間之間的相互關(guān)系還不是很清楚。本文分別將從以下三個(gè)方面探究了表觀修飾(組蛋白修飾和DNA甲基化)之間的內(nèi)在關(guān)系,并深入探討了它們?cè)谡{(diào)控水稻基因表達(dá)和發(fā)育方面的作用:1.穗原基分生組織(IM,Infloresence Meristem)中組蛋白甲基化與基因表達(dá)重編程關(guān)系的研究;2.水稻葉片中組蛋白H3K27me3與DNA甲基化修飾在協(xié)同抑制功能基因表達(dá)方面的研究;3.組蛋白乙;揎椩谡{(diào)控水稻冠根發(fā)育過(guò)程中的作用機(jī)制研究。主要研究結(jié)果如下:a.水稻穗原基分生組織的活性直接關(guān)系到水稻穗發(fā)育和糧食產(chǎn)量,但表觀修飾是如何調(diào)控穗原基分生組織發(fā)育和基因表達(dá)的還不是很清楚。我們通過(guò)高通量數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),水稻成花轉(zhuǎn)變(由莖頂端分生組織到穗原基分生組織)過(guò)程中大量轉(zhuǎn)錄因子(如MADS、AP2、AUX/IAA等)、激酶、碳代謝、蛋白合成等相關(guān)基因的表達(dá)量上調(diào)或改變,而組蛋白修飾H3K27me3/H3K4me3的相對(duì)變化比例...
【文章來(lái)源】:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:154 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
真核生物染色質(zhì)(MaleszewskaandKaminska2013)
白作為核小體的核心成份,是一類(lèi)進(jìn)化上氨基酸序列非常保守的堿性蛋N 末端的賴(lài)氨酸、精氨酸、絲氨酸等殘基上可以發(fā)生多種多樣的共價(jià)修乙;揎、甲基化修飾、磷酸化修飾和單泛素化修飾等(圖 2)。組觀調(diào)控的重要方式和途徑,其殘基上的修飾狀態(tài)直接影響了 DNA 和狀態(tài),進(jìn)而影響了染色質(zhì)的松弛程度并調(diào)控了基因的表達(dá)。組蛋白修的排布是有一定規(guī)律性的,基因表達(dá)激活標(biāo)志 H3K4me3(組蛋白 H3三甲基化)和 H3K9ace(組蛋白 H3 第 9 位賴(lài)氨酸乙酰化)主要分布因的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)(TSS, transcriptional start site),而基因表達(dá)抑制e3(組蛋白 H3 第 27 位賴(lài)氨酸三甲基化)則主要分布在非轉(zhuǎn)座子基因的因的軀干)區(qū)域,這三種修飾幾乎不分布在轉(zhuǎn)座子基因上。作為異染H3K9me2(H3 第 9 位賴(lài)氨酸二甲基化)則大量分布在轉(zhuǎn)座子基因上( al 2008; Tan et al 2016)。
圖 3 H3K4me3、H3K27me3、H3K9ac 和 DNA 甲基化修飾在基因上的分布(He et al 2010)Fig.3 Distribution of H3K4me3, H3K27me3, H3K9ac, and DNA methylation in gene body and 2kilobase 5’or 3’ region (He et al 2010)1.2.1 組蛋白乙;揎椊M蛋白乙;亲钤绫谎芯康囊活(lèi)組蛋白修飾。生物體中組蛋白的乙;腿ヒ阴;且粋(gè)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的過(guò)程,分別由組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(HAT, histonacetyltransferase)和組蛋白去乙酰化酶(HDAC, histone deacetylase)來(lái)催化。一般認(rèn)為,組蛋白乙;欣 DNA 與組蛋白八聚體的解離,松弛核小體結(jié)構(gòu),是基因表達(dá)激活的標(biāo)志,而組蛋白的去乙;瘎t反之。組蛋白乙;磻(yīng)多發(fā)生在核心組蛋白 H3 或 H4 氮端堿性氨基酸集中區(qū)的賴(lài)氨酸(Lysine,縮寫(xiě):K)殘基上,其
本文編號(hào):3548070
【文章來(lái)源】:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校
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【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
真核生物染色質(zhì)(MaleszewskaandKaminska2013)
白作為核小體的核心成份,是一類(lèi)進(jìn)化上氨基酸序列非常保守的堿性蛋N 末端的賴(lài)氨酸、精氨酸、絲氨酸等殘基上可以發(fā)生多種多樣的共價(jià)修乙;揎、甲基化修飾、磷酸化修飾和單泛素化修飾等(圖 2)。組觀調(diào)控的重要方式和途徑,其殘基上的修飾狀態(tài)直接影響了 DNA 和狀態(tài),進(jìn)而影響了染色質(zhì)的松弛程度并調(diào)控了基因的表達(dá)。組蛋白修的排布是有一定規(guī)律性的,基因表達(dá)激活標(biāo)志 H3K4me3(組蛋白 H3三甲基化)和 H3K9ace(組蛋白 H3 第 9 位賴(lài)氨酸乙酰化)主要分布因的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)(TSS, transcriptional start site),而基因表達(dá)抑制e3(組蛋白 H3 第 27 位賴(lài)氨酸三甲基化)則主要分布在非轉(zhuǎn)座子基因的因的軀干)區(qū)域,這三種修飾幾乎不分布在轉(zhuǎn)座子基因上。作為異染H3K9me2(H3 第 9 位賴(lài)氨酸二甲基化)則大量分布在轉(zhuǎn)座子基因上( al 2008; Tan et al 2016)。
圖 3 H3K4me3、H3K27me3、H3K9ac 和 DNA 甲基化修飾在基因上的分布(He et al 2010)Fig.3 Distribution of H3K4me3, H3K27me3, H3K9ac, and DNA methylation in gene body and 2kilobase 5’or 3’ region (He et al 2010)1.2.1 組蛋白乙;揎椊M蛋白乙;亲钤绫谎芯康囊活(lèi)組蛋白修飾。生物體中組蛋白的乙;腿ヒ阴;且粋(gè)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的過(guò)程,分別由組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(HAT, histonacetyltransferase)和組蛋白去乙酰化酶(HDAC, histone deacetylase)來(lái)催化。一般認(rèn)為,組蛋白乙;欣 DNA 與組蛋白八聚體的解離,松弛核小體結(jié)構(gòu),是基因表達(dá)激活的標(biāo)志,而組蛋白的去乙;瘎t反之。組蛋白乙;磻(yīng)多發(fā)生在核心組蛋白 H3 或 H4 氮端堿性氨基酸集中區(qū)的賴(lài)氨酸(Lysine,縮寫(xiě):K)殘基上,其
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