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组蛋白修饰是表观遗传学研究的重要方面,组蛋白甲基化参与异染色质形成,X染色体失活,转录调节,干细胞的维持和分化,人类的寿命和肿瘤也和组蛋白甲基化密切相关。哺乳动物中,转录因子BLIMP-1(B淋巴细胞诱导成熟蛋白-1)可以和组蛋白甲基化酶相互作用,对它研究主要集中于胚胎发育与免疫,对胶原蛋白合成的作用研究不多,而胶原蛋白的合成在多细胞生物的器官形成和形态建成方面起了重大作用。BLIMP-1在线虫中的同源物是blmp-1,blmp-1的功能分析为PRDM1(blmp-1在人类中的同源物)突变所导致的胶原蛋白相关疾病的治疗提供了理论依据并为这些疾病治疗提供了可能靶标。
本课题以研究寿命和发育优良的模式生物线虫作实验材料,对69个DNA甲基化和组蛋白甲基化相关基因进行寿命实验筛选,发现blmp-1RNAi可以显著缩短寿命。表型观察得知blmp-1突变体(tm548)粗短,运动不协调,脆弱的表皮环纹侧线异常,雄虫尾部发育异常。胶原蛋白合成相关基因的抑制可以加重tm548不正常表型,QRT结果显示tm548中bli-4表达量下降,对tm548显微注射bli-4可以一定程度上恢复野生型表型,ChIP-seq结果说明blmp-1与bli-4启动子结合,所以blmp-1通过bli-4作用于胶原蛋白合成相关基因调控表皮形成,影响了线虫表皮发育的形态建成。Western结果表明blmp-1突变体H3K9me2增加,而此为基因表达的抑制标记,所以blmp-1可能通过表观遗传修饰调控基因的表达。白藜芦醇饲喂线虫blmp-1突变体(tm548),可以延长其寿命。此外,还用HPLC对葡萄中白藜芦醇进行了动态测定。
总之,本课题找到了一个显著影响线虫发育的基因,确定了blmp-1的表型。通过遗传学分析,将blmp-1与胶原蛋白合成途径联系起来。通过生化分析,初步证明blmp-1是组蛋白修饰相关因子,可能通过表观遗传学作用调控靶基因转录。