《apo+cⅲ增强子在染色质水平上调控人载脂蛋白apoaicⅲaⅳav基因簇的机制研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《apo+cⅲ增强子在染色质水平上调控人载脂蛋白apoaicⅲaⅳav基因簇的机制研究（124页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、n Y 1 4 1 4 2 0 9 中固编和曙科大学 中国蔚学甜辱瞻 博士研究生学位论文 巾I 茸啡和l 医科大学研究生院 论文题目： a p oc I 增强子在染色质水平上调控 人载脂蛋白a p o A I C I I I A I V A V 基因簇的机制研究 研究生姓名： 导师姓名： 导师组成员： 李亚俊 梁植权教授 刘德培教授 韦玉生博士 学科专业：生物化学与分子生物学 研究方向：真核基因表达调控 入学时间：2 0 0 2 年9 月 所在院所：基础医学研究所 2 0 0 6 年3 月北京 中国协和医大掌博士掌位论文 A p oC I I I 增强子在染色质水平上调控 人载脂蛋白a p o
2、 A I C I I 姒I V A V 基因簇的机制研究 中文摘要 在真核基因的表达调控机制中，染色质水平的调控占极其重要地位。由于染色质 结构变化可以在细胞传代过程中记忆下来从而成为表观遗传的一部分。染色质水平的 调控主要包括A T P 依赖的染色质重塑和组蛋白的共价修饰两方面。组蛋白修饰可以 影响染色质的开放或关闭，进而对基因的表达起调控作用。其中组蛋白H 3 、H 4 的乙 酰化修饰和组蛋白H 3 K 4 甲基化修饰代表了具有转录活性的开放染色质结构。根据 组蛋白修饰的分布范围，染色质开放分为位于基因顺式元件的局部染色质开放，和跨 越增强子区、启动子区以及基因间区的大范围染色质开放。大范
3、围的疏松染色质结构 有利于基因发生活跃转录。增强子与启动子的相互作用可能参与了染色质大范围开放 结构的形成。用R N A T R A P 及染色质构象捕获实验( c h r o m o S o m ec o n f o m a t i o nc 印t u r e ， 3 C ) 已证实，远距离相互作用的增强子与启动子在空间上靠近，通过顺式元件和反 式因子间的D N A 蛋白质、蛋白质蛋白质相互作用形成环状结构。成环机制、链接机 制和滑动机制则是环状结构形成的可能方式。有研究提示基因间转录不仅可能与染色 质大范围开放有关，而且可能参与增强子沿D N A 链滑动、并最终和启动子相互作用 的过程。
4、载脂蛋白a p o A I C I I I A I V A V 基因簇( a p o A I 基因簇) 在脂质代谢中起重要作用， 它的异常表达与血脂代谢紊乱以及动脉粥样硬化等心血管疾病的发生发展密切相关。 该基因簇上的a p o C I I I 增强子作为共调控元件，介导了a p o A I 、a p 0 C I I I 、a p o A I V 基因 的肝、肠组织特异性表达，但不调控簇内的a p o A V 基因。近年来的研究表明，组蛋 白修饰等表观遗传因素参与了肿瘤、心血管疾病等与环境因素密切相关的疾病的发病 过程。但在a p o m 基因簇，对D N A 顺式元件、参与调控的转录因子以及
5、相关信号通 路的研究较多，对其染色质水平的调控机制尚无报道。本研究在染色质水平上对载脂 蛋白a p o A I C I I I A I V A V 基因簇的表达调控机制、主要是a p 0 C I I I 增强子对此基因簇 8 中国协和医犬攀博士掌位论文 的调控机制进行研究。 由D N A 蛋白质作用介导的增强子与启动子相互作用是基因在D N A 水平上的调 控方式之一。D N A 水平上的调控反映了两个顺式元件在特定的细胞环境下发生作用 的可能性。我们构建了印o C I I I 增强子与a p o A V 启动子相连的荧光素酶报告基因载体， 用瞬时转染的方法观察当a p o C I I I 增
6、强子与a p o A V 启动子在空间上靠近时的调控作 用。结果发现，在体外实验中，印o C I I I 增强子对印o A V 启动子具有转录增强作用。 而我们实验室先前的工作基础显示，a p o C I 增强子在体内不调控a p o A V 的表达。 考虑到这种体内实验与体外实验结果的差别可能与印o A I 基因簇的染色质结构 有关，我们先在H e p G 2 、C a c o 2 、H e L a 细胞系，用染色质免疫沉淀( C h r o m a t i n I m m u n o p r e c i p i t a t i o n ，C l l I P )方法观察这个基因簇上代表开放染
7、色质结构的组蛋白 H 3 乙酰化、H 3 K 4 甲基化修饰状况及其与基因转录的相关性，进而在人a p oA I 基因 簇转基因小鼠的正常株系和增强子删除株系之间比较组蛋白修饰的差别，以期了解增 强子对组蛋白修饰的影响。来自H e p G 2 、C a c o 2 细胞和转基因小鼠肝组织的实验结 果表明，在a p 0 A I a p o C I I I a p o A 区存在大范围染色质开放结构：在这个区域，高 水平的组蛋白H 3 乙酰化修饰和H 3 K 4 甲基化修饰不仅分布在启动子区，而且出现在 基因间区：与基因转录水平相应，大范围组蛋白乙酰化修饰水平在H e p G 2 细胞，于 印o
8、A I - a p 0 C I I I 区略高；在C a c o - 2 细胞，则于a p oA I v - a p o C I I I 区略高。对于a p oA V 基因，在H 印G 2 细胞仅启动子区有高水平组蛋白修饰，a p 0A V - a p 0 A I V 基因间区则呈 现低水平的组蛋白乙酰化修饰，表明a p 0A V 的染色质独立于大范围开放的 a p o A I a p o C I I I a p o 触V 染色质结构之外。在a p 0A V 不表达的C a c o 2 细胞，a p oA V 启 动子区以及印o A v - a p 0 A I V 间区的H 3 K 4 的甲基
9、化修饰水平依然较高，而该处的乙酰 化修饰水平很低。转基因动物实验结果表明，在增强子删除株系， a p o A I a p o C I I I a p o m V 区域的大范围组蛋白乙酰化修饰水平显著下降，而各个株系 a p oA V 启动子区的组蛋白修饰水平变化不明显。 鉴于基因间转录与染色质开放以及增强子启动子相互作用的潜在相关性，我们 用I m P C R 方法检测了A p 0 A J 基因簇上的基因间转录状况，并在转基因小鼠的不同 株系间进行基因间转录水平比较。同时，我们用生物信息学方法对在基因间区可能存 在的调控元件进行预测，并对a p o C I I I 增强子在染色质水平上的可能调
10、控机制进行讨 9 中田协和医大掌佴士掌位论： 论。结果表明，基因间转录产物在印。触基因簇上广泛分布，甚至在低组蛋白修饰位 点也可检测到。a p o A I 基因簇内的基因间转录产物具有肝、肠组织特异性，而a p 础 及其下游Z N F 2 5 9 基因之间的转录产物不具有组织特异性。增强子删除株系的a p o A I a p o C I I I 和印oA I V - a p o C I I I 基因间转录水平下降，并呈现出在肝组织以印o m a p o C I I I 间区、在肠组织以a p o 趟V - a p 0 C I I I 间区的转录水平下降更为显著的倾向 性。用生物信息学方法，发现
11、在a _ p 0A I V 下游存在的A T 回文结构区具有核基质结合 序列( n u c l e a rm a t r i xa t t a c l u I l e n tr e g i o n ，) 的特征。有报道该序列因易于形成十字结 构而成为基因转位的发生位点。用C h I P 方法发现，这个潜在的M A R 与a p oA I V 基 因之间区域的组蛋白修饰水平很低。 综上结果说明：1 ) 印o C I 增强子与a p oA V 启动子具有相互作用的潜能。2 ) 在 a p o A I C I I I A I V A V 基因簇，组蛋白乙酰化修饰状况与基因转录活性相关，而组蛋白 H
12、3 K 4 甲基化可能代表具有转录潜力的染色质结构。3 ) a p 0 灿a p o C I I I 印o A I V 的大 范围组蛋白乙酰化修饰水平与这三个基因的转录水平一致，a p o A V 则位于 a p 0 A I 印o C I I I a p 0 A I V 区的大范围组蛋白乙酰化修饰结构域之外。4 ) 广泛存在的组 织特异性基因间转录可能参与了a p o A I 基因簇的转录调控。5 ) a p o C I I I 增强子不仅影 响印o A I - 印o C I I I a p o A I V 区域的大范围组蛋白修饰，还对a p o A I a p o C I I I - 印o
13、A I V 基 因间区的转录起调控作用。6 ) 生物信息学分析表明，a p o A I V 下游存在潜在的M A R s 序列，它可能隔离了增强子对a p o m a p o C I I I a p o A I V 区的大范围染色质开放结构域向 a p o A V 方向的扩展。 I O 中国协和医大学博士掌位论文 英文摘要 T h es t u d yo na p oC I I IE n h a n c e rr e g u l a t i n gt h ec h r o m a t i n m o d i 6 c a t i o no f h u m a na D o l i D o D r
14、 o t e i nA I C I I I A I V A Vg e n ec l u s t e rm O d l t l C a t l O nO tn U m a na D O l l p O p r O t e mA 上乙儿上A lV A Vg e n eC l U S t e r A b s t r a c t E u k a r y o t i cg e n o m ei sp a c k a g e di n t oc h r o m a t i n ，w I l i c hp l a y sV i t a lr o l ei 1 1r e g u l a t i n g g e
15、 n ee x p r e s s i o n ，嬲w e l l 嬲D N Ar e p l i c a t i o n 踟1 dD N Ar e p a i r R e g u l a t i n ga tc h r o m a t i n l e V e l i n c l u d e sa tl e a S t 铆oa S p e c t s ，A T Pd e p e n d e n tc h r o m a t i I l 嘲n o d e l i n g 锄dl l i S t o n ec o V a l e n t m o d i f i c a t i o n T 1 1
16、e y a r ea l s o i r n p o r t 锄t印i g e n e t i cs i 印a l sd u et 0 c e l l u l a rm e m o 巧 m e c l 砌s m s D i 伍：r e n tl l i s t o n em o d i f i c a t i o I l sr e s u l ti nc o n d e n s e do rd e c o r l d e n s e d c h D m a t i ns t m c t l 鹏，w l l i c hi sr e l a t i v et og e n ea C t i V a t i o n0 rg e n er e p r e s s i o n A m o n gt 1 1 e l I i s t o I l em o d i f i c a t i o I l s ，a C e t y l a t e dh i s
