TET3在生殖配子發(fā)生和胚胎發(fā)育中的調(diào)控作用
發(fā)布時(shí)間:2020-12-08 17:06
TET3(ten-eleven translocation 3)屬于TET家族成員,是一種依賴于Fe2+和α-酮戊二酸(α-ketoglutarate,α-KG)的雙加氧酶,可以把5-甲基胞嘧啶(5-m C)氧化為5-羥甲基胞嘧啶(5-hm C),介導(dǎo)DNA的去甲基化,以完成對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控。研究顯示TET3不僅在神經(jīng)分化中上調(diào)表達(dá),而且在配子發(fā)育中持續(xù)表達(dá),并對(duì)早期胚胎的發(fā)育激活起到重要作用,揭示TET3介導(dǎo)的基因表達(dá)調(diào)控對(duì)哺乳動(dòng)物的生殖發(fā)育具有一定影響,F(xiàn)對(duì)TET3的蛋白結(jié)構(gòu)、在配子和胚胎發(fā)育中的調(diào)控作用以及TET3相關(guān)的生物學(xué)功能等進(jìn)行綜述,以促進(jìn)TET3的功能研究及其在生命科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【文章來(lái)源】:國(guó)際生殖健康/計(jì)劃生育雜志. 2020年05期 第401-406頁(yè)
【文章頁(yè)數(shù)】:6 頁(yè)
【部分圖文】:
TET家族介導(dǎo)DNA去甲基化過(guò)程
正常成熟精子的5-hm C含量只有血液的32.59%[31],這與正常成熟精子基因組的低轉(zhuǎn)錄活性相一致,5-hm C的低表達(dá)使得成熟精子基因組的轉(zhuǎn)錄活性顯著低于血液。研究發(fā)現(xiàn)TET1和TET3在人圓形精子細(xì)胞至伸長(zhǎng)型精子細(xì)胞中持續(xù)表達(dá),并定位于細(xì)胞核中,患有弱精子癥的男性精子中TET1和TET3表達(dá)水平顯著低于正常男性,提示TET1和TET3的表達(dá)水平與精子活力和凋亡調(diào)控息息相關(guān)[32]。通過(guò)分析各年齡段成年男性成熟精子中5-m C和5-hm C的表達(dá)水平與精子質(zhì)量的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)隨著男性年齡增長(zhǎng)精子中5-m C的年增長(zhǎng)率為1.76%,而5-hm C的年增長(zhǎng)率約為5%,一般而言精子整體DNA甲基化模式是穩(wěn)定的,而老年男性精子中5-m C含量的增加導(dǎo)致精子活力變差[31]。同時(shí),老年男性精子中5-hm C的增漲幅度比5-m C更大,意味著老年男性精子與青年男性精子相比,5-hm C在基因組中發(fā)生異常增加,從而可能導(dǎo)致成熟精子基因組中發(fā)生轉(zhuǎn)錄激活,這也說(shuō)明成熟精子中5-hm C水平對(duì)于維持精子基因組甲基化模式的穩(wěn)定和受精能力同樣具有重要作用[33],但目前尚無(wú)證據(jù)證明這些變化是否對(duì)后代產(chǎn)生變異,而精子中5-hm C表達(dá)水平是否由TET3調(diào)控產(chǎn)生也缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)證明。3.5 TET3在卵母細(xì)胞中的調(diào)控作用
TET3蛋白主要存在3種亞型(見(jiàn)圖2)[16],分別為T(mén)ET3(FL)、TET3(O)和TET3(S)。其中TET3(FL)結(jié)構(gòu)最復(fù)雜,由一個(gè)保守的C端催化域和一個(gè)N端調(diào)節(jié)域組成,C端的催化域由富含半胱氨酸(Cys-rich)、雙鏈β螺旋依賴的雙加氧酶區(qū)(DSBH)及間隔區(qū)組成,稱為CD催化結(jié)構(gòu)域,CD結(jié)構(gòu)域可以與DNA上5-m C結(jié)合并氧化成為5-hm C;N端的調(diào)節(jié)域則由CXXC型鋅指結(jié)構(gòu)域組成,可以介導(dǎo)TET3(FL)優(yōu)先識(shí)別和結(jié)合DNA中富含Cp G的區(qū)域[17]。TET3(O)是由位于TET3(FL)起始密碼子上游約5 kb的另一種啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄表達(dá)的,N端缺失CXXC結(jié)構(gòu)域,但替代的是含有11個(gè)氨基酸的小肽[16],這個(gè)小肽的作用機(jī)制尚不明確。TET3(S)和TET3(FL)是由同一個(gè)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄翻譯形成,但其N端的CXXC結(jié)構(gòu)域序列被作為內(nèi)含子選擇性剪切而被去除;TET3 (S)的其他部分與TET3(FL)相同,與TET(O)相比少了11個(gè)氨基酸的小肽。研究發(fā)現(xiàn)TET3(S)和TET3(O)的氧化活性比TET3(FL)高,原因是CXXC結(jié)構(gòu)域的優(yōu)先識(shí)別能力使TET3(FL)在基因序列上的轉(zhuǎn)移被限制,從而降低TET3(FL)對(duì)整體基因組的氧化活性[16]。TET3(S)和TET3(O)沒(méi)有CXXC結(jié)構(gòu)域,因此沒(méi)有對(duì)特定基因組序列的識(shí)別能力。TET3(FL)和TET3(S)在胚胎干細(xì)胞向神經(jīng)元分化過(guò)程中表達(dá)水平顯著上調(diào),而TET3(O)僅特異性表達(dá)于卵母細(xì)胞[18],提示TET3的3種亞型也具有組織和階段特異性,分布在不同組織細(xì)胞內(nèi)可能發(fā)揮不同的調(diào)控作用。3 TET3在生殖發(fā)育中的調(diào)控作用
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育中表觀遺傳信息的傳遞和重編程[J]. 盧緒坤,李元元,頡偉. 中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)報(bào). 2019(05)
[2]DNA甲基化的分子機(jī)制及其研究進(jìn)展[J]. 宋喬,高世超,王培昌. 基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué). 2019(07)
[3]TET家族蛋白介導(dǎo)的DNA氧化的調(diào)控與其生物學(xué)功能[J]. 熊俊,朱冰. 生命科學(xué). 2017(10)
[4]卵母細(xì)胞發(fā)育和受精中的重編程及對(duì)雄原核重編程的影響[J]. 孫樂(lè),丁之德. 國(guó)際生殖健康/計(jì)劃生育雜志. 2015(03)
本文編號(hào):2905385
【文章來(lái)源】:國(guó)際生殖健康/計(jì)劃生育雜志. 2020年05期 第401-406頁(yè)
【文章頁(yè)數(shù)】:6 頁(yè)
【部分圖文】:
TET家族介導(dǎo)DNA去甲基化過(guò)程
正常成熟精子的5-hm C含量只有血液的32.59%[31],這與正常成熟精子基因組的低轉(zhuǎn)錄活性相一致,5-hm C的低表達(dá)使得成熟精子基因組的轉(zhuǎn)錄活性顯著低于血液。研究發(fā)現(xiàn)TET1和TET3在人圓形精子細(xì)胞至伸長(zhǎng)型精子細(xì)胞中持續(xù)表達(dá),并定位于細(xì)胞核中,患有弱精子癥的男性精子中TET1和TET3表達(dá)水平顯著低于正常男性,提示TET1和TET3的表達(dá)水平與精子活力和凋亡調(diào)控息息相關(guān)[32]。通過(guò)分析各年齡段成年男性成熟精子中5-m C和5-hm C的表達(dá)水平與精子質(zhì)量的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)隨著男性年齡增長(zhǎng)精子中5-m C的年增長(zhǎng)率為1.76%,而5-hm C的年增長(zhǎng)率約為5%,一般而言精子整體DNA甲基化模式是穩(wěn)定的,而老年男性精子中5-m C含量的增加導(dǎo)致精子活力變差[31]。同時(shí),老年男性精子中5-hm C的增漲幅度比5-m C更大,意味著老年男性精子與青年男性精子相比,5-hm C在基因組中發(fā)生異常增加,從而可能導(dǎo)致成熟精子基因組中發(fā)生轉(zhuǎn)錄激活,這也說(shuō)明成熟精子中5-hm C水平對(duì)于維持精子基因組甲基化模式的穩(wěn)定和受精能力同樣具有重要作用[33],但目前尚無(wú)證據(jù)證明這些變化是否對(duì)后代產(chǎn)生變異,而精子中5-hm C表達(dá)水平是否由TET3調(diào)控產(chǎn)生也缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)證明。3.5 TET3在卵母細(xì)胞中的調(diào)控作用
TET3蛋白主要存在3種亞型(見(jiàn)圖2)[16],分別為T(mén)ET3(FL)、TET3(O)和TET3(S)。其中TET3(FL)結(jié)構(gòu)最復(fù)雜,由一個(gè)保守的C端催化域和一個(gè)N端調(diào)節(jié)域組成,C端的催化域由富含半胱氨酸(Cys-rich)、雙鏈β螺旋依賴的雙加氧酶區(qū)(DSBH)及間隔區(qū)組成,稱為CD催化結(jié)構(gòu)域,CD結(jié)構(gòu)域可以與DNA上5-m C結(jié)合并氧化成為5-hm C;N端的調(diào)節(jié)域則由CXXC型鋅指結(jié)構(gòu)域組成,可以介導(dǎo)TET3(FL)優(yōu)先識(shí)別和結(jié)合DNA中富含Cp G的區(qū)域[17]。TET3(O)是由位于TET3(FL)起始密碼子上游約5 kb的另一種啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄表達(dá)的,N端缺失CXXC結(jié)構(gòu)域,但替代的是含有11個(gè)氨基酸的小肽[16],這個(gè)小肽的作用機(jī)制尚不明確。TET3(S)和TET3(FL)是由同一個(gè)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄翻譯形成,但其N端的CXXC結(jié)構(gòu)域序列被作為內(nèi)含子選擇性剪切而被去除;TET3 (S)的其他部分與TET3(FL)相同,與TET(O)相比少了11個(gè)氨基酸的小肽。研究發(fā)現(xiàn)TET3(S)和TET3(O)的氧化活性比TET3(FL)高,原因是CXXC結(jié)構(gòu)域的優(yōu)先識(shí)別能力使TET3(FL)在基因序列上的轉(zhuǎn)移被限制,從而降低TET3(FL)對(duì)整體基因組的氧化活性[16]。TET3(S)和TET3(O)沒(méi)有CXXC結(jié)構(gòu)域,因此沒(méi)有對(duì)特定基因組序列的識(shí)別能力。TET3(FL)和TET3(S)在胚胎干細(xì)胞向神經(jīng)元分化過(guò)程中表達(dá)水平顯著上調(diào),而TET3(O)僅特異性表達(dá)于卵母細(xì)胞[18],提示TET3的3種亞型也具有組織和階段特異性,分布在不同組織細(xì)胞內(nèi)可能發(fā)揮不同的調(diào)控作用。3 TET3在生殖發(fā)育中的調(diào)控作用
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育中表觀遺傳信息的傳遞和重編程[J]. 盧緒坤,李元元,頡偉. 中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)報(bào). 2019(05)
[2]DNA甲基化的分子機(jī)制及其研究進(jìn)展[J]. 宋喬,高世超,王培昌. 基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué). 2019(07)
[3]TET家族蛋白介導(dǎo)的DNA氧化的調(diào)控與其生物學(xué)功能[J]. 熊俊,朱冰. 生命科學(xué). 2017(10)
[4]卵母細(xì)胞發(fā)育和受精中的重編程及對(duì)雄原核重編程的影響[J]. 孫樂(lè),丁之德. 國(guó)際生殖健康/計(jì)劃生育雜志. 2015(03)
本文編號(hào):2905385
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