DNA甲基化在眼科疾病中的应用以及中药调节甲基化的研究进展

DNA甲基化作为一种表观遗传学的重要机制,可在不改变DNA序列的情况下,对表观基因组进行修饰,从而使基因表达状态发生可遗传的改变．在生命活动中发挥重要的作用。这一领域的飞速发展,突出了环境等非遗传因素的重要性,打破了单独运用遗传学进行研究的瓶颈,为探索病理机制找到了新的突破口。目前甲基化调节已成为眼科的研究热点,大量文献表明许多基因的甲基化异常状态与疾病存在相关性。成熟的甲基化调节药物研究还处于空白阶段,而中药在该方面显示了不可忽视的疗效。因此．有理由认为中药具有通过调节甲基化来治疗眼病的可能。本文将具体介绍DNA甲基化在眼科疾病的应用以及中药调节DNA甲基化修饰的进展,希望为挖掘中药的相关调控作用提供帮助。     

表观遗传调控在植物提取物抗肿瘤机制中的研究进展

表观遗传学是一种不改变基因组DNA序列的基因表达调控方式,其主要涉及DNA甲基化、组蛋白修饰及RNA分子干扰。植物提取物来源于天然植物,一般无毒,在防癌、抗癌方面有独特的优势和广阔的应用前景。研究表明,多种癌细胞中存在植物提取物的表观调控靶点,植物提取物可通过表观遗传机制来发挥预防和治疗肿瘤的作用。植物提取物中的成分包括茶多酚、白藜芦醇、染料木黄酮、姜黄素和烯丙硫醇等,通过改变DNA甲基化和（或）组蛋白修饰等可导致基因的激活或沉默,从而调控肿瘤抑制基因和（或）癌基因的表达。对肿瘤表观遗传学的进一步研究,将有利于从临床的角度阐明肿瘤的表观遗传学机制,指导抗肿瘤新药的研制和开发,从而更好地预防和治疗肿瘤。     

景天属药用植物DNA条形码研究

目的:评价DNA条形码候选序列对景天属药用植物及其混伪品的鉴别能力,探索景天属药用植物鉴定的新方法.方法:使用ITS2、rbcL、marK和psbA-trnH序列的通用引物对景天属药用植物进行PCR扩增和测序,通过比较各序列的扩增效率、种内和种间变异的显著性,以及Barcoding gap,采取BLAST 1和Nearest Distance方法评价不同序列的鉴定能力.结果:ITS2序列在采集的景天属几种药用植物中扩增成功率为100%,其种内种问变异差异、Barcoding Gap较psbA-trnH、rbcL序列具有更明显的优势,而且纳入网上48个样品33个种的数据后鉴定成功率仍达到100%.结论:ITS2序列能够准确鉴定景天属药用植物,并将其与常见混伪品区别开,ITS2可推荐为景天属首选的DNA条形码序列.     

景天属药用植物DNA条形码研究

目的：评价DNA条形码候选序列对景天属药用植物及其混伪品的鉴别能力,探索景天属药用植物鉴定的新方法。方法：使用ITS2、rbcL、matK和psbA-trnH序列的通用引物对景天属药用植物进行PCR扩增和测序,通过比较各序列的扩增效率、种内和种间变异的显著性,以及Barcoding gap,采取BLAST 1和Nearest Distance 方法评价不同序列的鉴定能力。结果: ITS2序列在采集的景天属几种药用植物中扩增成功率为100%,其种内种间变异差异、Barcoding Gap较psbA-trnH、rbcL序列具有更明显的优势,而且纳入网上48个样品33个种的数据后鉴定成功率仍达到100%。结论：ITS2序列能够准确鉴定景天属药用植物,并将其与常见混伪品区别开,ITS2可推荐为景天属首选的DNA条形码序列。     

山矾属药用植物DNA条形码序列筛选研究——以GenBank数据为例

目的:筛选出适合山矾属植物的DNA条形码序列。方法:基于GenBank数据库中下载的43种山矾属部分药用植物的核糖体基因片段和3个叶绿体基因片段,利用遗传距离法及分子系统学进行DNA条形码分析。结果:选取的4个序列片段中,变异位点及信息位点大小均为:ITSpsbA-trnHmatKrbcL,但4个候选序列均没有明显的Barcoding Gap,其中ITS序列在种间的变异较大,而在种内的变异较小,较符合理想DNA条形码要求。通过对ITS序列进行聚类分析,其中邻接法鉴定成功率为83.87%,贝叶斯法鉴定成功率为80.65%。结论:本研究推荐ITS序列作为山矾属植物的DNA条形码候选序列,psbA-trnH作为补充序列。     

基于DNA甲基化/羟甲基化水平中药调控冠心病血瘀证相关基因分子生物学研究进展

冠心病是多基因遗传和环境等因素相互作用的复杂性疾病,血瘀证是其常见证型之一。目前,表观遗传学是心血管领域研究的热点,通过表观遗传学机制可解释基因和环境的交互作用,冠心病的发生发展与DNA异常甲基化关系密切,而表观遗传学的修饰可逆。本文以DNA甲基化作为冠心病血瘀证新的诊疗工具,论述通过中药干预手段调控冠心病血瘀证相关基因羟甲基化修饰的研究进展,亦为中医证候本质研究提供新思路。     

唇形科常见药用植物DNA条形码的鉴定研究

目的筛选出适合唇形科常见药用植物的DNA条形码序列。方法通过对33种唇形科常见药用植物的核糖体ITS序列和40种唇形科常见药用植物的叶绿体matK基因进行PCR扩增和测序,用MEGA 6.0软件计算其种间、种内的Kimura2-parameter(K2P)距离及各序列变异位点,评估序列的条形码间距(barcoding gap),采用邻接法(neighbor-joining,NJ)构建系统聚类树。结果 ITS序列长度为620~698 bp,平均(G+C)量为62.8%,叶绿体matK基因序列长度为859~932 bp,平均(G+C)量为34%,ITS序列与matK基因都有明显的barcoding gap,但matK基因的barcoding gap要小于ITS序列,从聚类分析来看,matK基因能更好地鉴定唇形科不同物种。结论推荐matK基因序列作为唇形科植物鉴定的优选序列之一。     

冠心病不稳定性心绞痛血瘀证患者IL-6基因甲基化研究及方法探讨

目的:研究冠心病不稳定性心绞痛(unstable angina,UA)患者外周血细胞中白细胞介素-6(IL-6)基因启动子区甲基化状态与中医血瘀证的关系。方法:选取6例2015年2月—2015年5月中国中医科学院广安门医院心血管科住院或门诊UA血瘀证患者作为试验组,另选取6例中国中医科学院广安门医院心内科住院或门诊UA非血瘀证患者作为对照组,采用重亚硫酸盐处理检测两组IL-6基因启动子区甲基化状态并进行组间比较,分析血瘀证与基因启动子区甲基化相关性。结果:IL-6基因转录起始位点前-1 118 bp至-826 bp序列中7个位点Cp G位点甲基化程度血瘀证组存在高于非血瘀证组的趋势,但差异尚无统计学意义。IL-6基因转录起始位点前-1 47 1 bp至-1 184 bp序列4个Cp G位点甲基化程度血瘀证组与非血瘀证组之间的差异尚不明显。结论:UA血瘀证患者IL-6基因启动子甲基化水平存在高于非血瘀证组的趋势,一定程度反映了UA血瘀证本质。     

遮荫影响半夏DNA甲基化的MSAP分析

半夏为天南星科药用草本植物,其块茎入药,为我国一种常见的大宗中药材,市场需求量大。半夏在生长过程中遭遇高温强光易倒苗减产,遮荫可有效缓解半夏的倒苗,进而提升其块茎产量,但相关调控机制并不明确。DNA甲基化作为生物响应环境变化的一种自我修饰方式,常参与调控植物的生长发育。该研究以宿半夏为实验材料,选取自然光下生长的半夏为对照组,90%遮荫处理的半夏为实验组,对其基因组DNA甲基化进行甲基化敏感扩增多态性(MSAP)分析。结果表明,20对选扩引物共检测到617个基因位点,其中光照组占311个、遮荫组为306个。光照组和遮荫组中发生甲基化的位点分别占58.2%,71.57%,甲基化位点中全甲基化比率分别为27.65%,29.41%,表明遮荫显著诱导半夏基因组甲基化水平的提升。另外,相比光照组,遮荫促进32.51%的基因发生甲基化,同时诱导了16.25%基因去甲基化。该研究揭示了遮荫处理条件下半夏基因组的DNA甲基化变异水平,为进一步从表观遗传水平探析遮荫调控半夏生长的机制奠定了初步的理论基础。     

DNA甲基化与肝癌

和其他肿瘤一样,肝癌hepatocellular carcinoma（HCC）的发生发展是一个受遗传学和表观遗传学调控的多基因级联过程,这一过程导致致癌基因激活或抑癌基因（TSG）的失活。在肿瘤的发生过程中,除遗传学变化外,启动子高甲基化是导致抑癌基因表观遗传失活的重要机制。在肝癌细胞中,启动子序列区异常的甲基化不仅发生在成熟的癌细胞中,而且在癌变前也存在,比如在慢性乙肝、丙肝或者肝硬化患者的肝细胞中。本文主要论述肝癌细胞中DNA甲基化方面的表观遗传学变化。     

干旱胁迫下忍冬全基因组DNA甲基化和转录组分析

目的 分析干旱胁迫下忍冬Lonicera japonica全基因组DNA甲基化水平变化、模式以及与基因表达的关系,为进一步探究忍冬响应干旱胁迫的分子机制奠定基础。方法 采用全基因组重亚硫酸盐甲基化测序法（whole-genome bisulfite sequencing,WGBS）,测定干旱胁迫下忍冬全基因组DNA甲基化水平,并联合转录组测序结果对差异甲基化基因相关的差异表达基因进行分析。结果 干旱胁迫下忍冬整体甲基化水平普遍上升;其中CG类型甲基化水平明显高于CHG或CHH甲基化类型;对不同干旱胁迫处理下的忍冬进行差异甲基化区域（differentially methylated regions,DMR）分析,发现1935、2158和1750个差异甲基化相关基因,基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）富集分析表明,显著富集的通路主要包括亚油酸代谢,氮代谢通路和次生代谢物的生物合成通路等。通过转录组测序技术,发现差异甲基化基因相关的差异表达基因主要富集于次生代谢产物合成相关通路,同时筛选出4个在干旱胁迫下基因表达量上升显著的忍冬MYB（Lonicera japonica MYB,LjMYB）LjMYB转录因子。结论 干旱胁迫下忍冬甲基化水平上升,推测DNA甲基化调控基因表达是干旱影响金银花有效成分生物合成的作用机制之一。     

白藜芦醇合酶基因的克隆及丹参的转化

目的为探索利用分子生物学技术培育新型药用植物的新途径,将外源的白藜芦醇合酶(RS)基因导入到丹参中表达,以改善或增加丹参的效用。方法根据已公布的核苷酸序列,利用引物悬挂延伸法,经过3次扩增,最终从葡萄基因组DNA中获得完整的RScDNA基因序列;以质粒pBin438为基础,构建含有RS目的基因的组成型植物表达载体。在根癌农杆菌介导下,利用叶盘法转化丹参,进而通过PCR、PCR-Southern杂交对不同的转基因植株进行筛选与检测。结果总共得到了45棵卡那霉素抗性植株,经PCR和PCR-Southern杂交检测,确定葡萄RS基因已整合到部分转基因丹参苗的基因组中。结论成功建立了白藜芦醇合酶基因转化丹参的体系,并获得了转基因植株。     

表观遗传与药材道地性研究探讨

道地药材具有特异性、地域性特点,其独特的表型特征与药用植物的生长发育有着密切的关系。除经典遗传之外,表观遗传现象在药材道地性形成中发挥重要作用。该文介绍了表观遗传的范畴以及DNA甲基化在基因表达调控中的作用,并从道地药材特异性表型、地域性形成特征入手,展望表观遗传在药材道地性形成机制研究中的前景,为道地药材质量评价和鉴别提供依据。     

阴影深处：药用植物的表观遗传和表观基因组调控

现存植物中约有60%具有药用和健康促进价值。道地药材是在特定的地理区域生产的,有明确的生态环境和栽培方法。道地药材的临床疗效优于其它地区种植的同种药用植物。植物的特殊药用特性是由其基因组决定的,而适当的生态条件对道地药的形成有重要影响,这至少部分地通过表观遗传学介导。通过表观遗传学/表观基因组学,研究者揭示了环境对基因表达的复杂影响,这些基因控制着药用植物的生长、发育、应激反应和药用植物代谢产物,将其它“组学层”置于有意义的生物学情境中。道地药特有的表型与药用植物的生长发育和胁迫反应密切相关。除了众所周知的遗传控制外,表观遗传机制在种群水平上起着重要作用,在道地药的形成过程中起着至关重要的作用。本文全面综述了药用植物及其相关微生物的表观遗传调控,以及DNA甲基化、小非编码RNA、转座因子和组蛋白修饰在植物和相关微生物基因表达调控中的作用。表观遗传和表观基因组机制应在研究道地药特定的表型和本土化中突出。揭示表观遗传学与道地药的相关性,有助于药用植物及其相关微生物的质量评价、鉴定和可持续利用。     

中日当归属药用植物ITS序列分析

目的建立当归属药用植物功效的分子系统学基础,为当归属药用植物功效的差异性提供分子依据。方法采用PCR技术与克隆技术相结合,获得ITS基因,进行测序,经Phy lip软件统计分析和分支分析,建立系统发育树,计算各类群间的遗传距离。结果当归属药用植物中ITS1-5.8 S-ITS2序列长度为600~629 bp,去除序列长度为165 bp的5.8 S,ITS1 ITS2排序后的长度为468个位点。系统树将当归属药用植物分为两组,以独活、白芷为代表分别聚类,甘肃产岷当归Ang elica sinensis不与上述任何一组聚类,却与欧当归L ev isticum off icina le遗传距离相对较小。结论上述结果与当归属药用植物功效差异基本吻合,启示药用植物亲缘演化关系可能是研究药用植物功效规律的一条重要途径。     

药材生物学研究是GAP研究的前提和理论基础

生物药材的质量是由其物种的遗传性和环境条件决定的，规范药材生产过程，保证药材的质量，首先要用植物分类学来界定药材的种质来源，发现生态环境因子与药材生长发育的关系，探索道地药材的成因，使药材在适宜的环境中生长，达到最佳质量。在药用植物栽培过程中，研究种子的生物学特性和植物的生长发育规律，根据不同物种在不同时期的特殊需要提供必要的种植条件和管理措施。按照植物的生长发育节律，综合有效成分含量和产量两方面来考虑，以植物自身的阶段性性状发育特征为指标，客观判断药材的最佳采收期。掌握时间、空间环境条件对药材质量的影响，有针对性地制定药材的适宜加工方法和贮藏条件，使其在外观性状和内在质量上达到优质标准。     

药材生物学研究是GAP研究的前提和理论基础

生物药材的质量是由其物种的遗传性和环境条件决定的,规范药材生产过程,保证药材的质量,首先要用植物分类学来界定药材的种质来源,发现生态环境因子与药材生长发育的关系,探索道地药材的成因,使药材在适宜的环境中生长,达到最佳质量。在药用植物栽培过程中,研究种子的生物学特性和植物的生长发育规律,根据不同物种在不同时期的特殊需要提供必要的种植条件和管理措施。按照植物的生长发育节律,综合有效成分含量和产量两方面来考虑,以植物自身的阶段性性状发育特征为指标,客观判断药材的最佳采收期。掌握时间、空间环境条件对药材质量的影响,有针对性地制定药材的适宜加工方法和贮藏条件,使其在外观性状和内在质量上达到优质标准。     

DNA甲基化及其在中医证候研究中运用研究进展探析

DNA甲基化研究的是基因在核苷酸序列不变的情况下DNA发生的天然修饰。目前,DNA甲基化在生物医药领域运用集中在研究疾病全基因组DNA甲基化的特点、规律以及寻找疾病的DNA甲基化生物标记物。本文在系统综述DNA甲基化研究技术的基础上,归纳和分析了DNA甲基化技术在中医证候生物学基础研究中运用的现状,提出了从全基因组DNA甲基化作为切入点来筛选中医证候生物标志物的建议。