表观遗传、基因基因组学.doc

.页眉.. 页脚. (ic) : DNA 的序列不发生变化、基因表达改变、并且这种改变可稳定遗传。: 1. 基因选择性转录、表达的调控。 2. 基因转录后调控。( 表观遗传通常被定义为 DNA 的序列不发生变化但是基因表达却发生了可遗传的改变, 也就是说基因型未变化而表型却发生了改变, 这种变化是细胞内除了遗传信息以外的其他可遗传物质的改变,并且这种改变在发育和细胞增殖的过程中能稳定的传递下去。表观遗传学研究内容具体来说主要包括 DNA 甲基化表观遗传、染色质表观遗传、表观遗传基因表达调控、表观遗传基因沉默、细菌的限制性基因修饰等。从更加广泛的意义上来说, DNA 甲基化、组蛋白甲基化和乙酰化、基因沉默、基因组印记、染色质重塑、 RNA 剪接、 RNA 编辑、 RNA 干扰、 x 染色体失活等等都可以归入表观遗传学的范畴,而其中任何一个过程的异常都将影响基因结构以及基因表达,导致某些复杂综合症、多因素疾病或癌症。) : 1. RNA 水平:非编码 RNA 可通过某些机制实现对基因转录以及转录后的调控,例如 microRNA 、 RNA 干扰等 2. 蛋白质水平: 通过对蛋白质的修饰或改变其构象实现对基因表达的调控, 例如组蛋白修饰 3. 染色质水平:通过染色质位置、结构的变化实现对基因表达的调控,.. 页脚. 以上几个水平之间相互关联,任何一方面的异常都将影响染色质结构和基因表达。: 1. 表观遗传学补充了“中心法则”所忽略的两个问题, 即哪些因素决定了基因的正常转录和翻译以及核酸并不是存储遗传信息的唯一载体。 2. 表观遗传信息可以通过控制基因的表达时间、空间和方式来调控各种生理反应。所以许多用 DNA 序列不能解释的现象都能够找到答案。 DNA 序列的改变不同,许多表观遗传的改变是可逆的,这使表观遗传疾病的治愈成为可能。 甲基化(DNA methylation) DNA 甲基化是目前研究得最清楚、也是最重要的表观遗传修饰形式。通过甲基供体—— S- 腺苷甲硫氨酸, 并在 DNA 甲基转移酶(DNA methyltransferase , DNMT) 的催化下, CpG 二核苷酸中的胞嘧啶环上 5’位置的氢被活性甲基所取代,从而转变成 5- 甲基胞嘧啶(5-mC) 。 DNA 复制后甲基化型的维持胞嘧啶甲基化反应真核生物中存在两种甲基转移酶: .页眉.. 页脚. 一种起维持甲基化的作用, 主要是甲基转移酶 1( DNMT 1), 在模板链的指导下, 它能使半甲基化的 DNA 双链分子上与甲基胞嘧啶相对应的胞嘧啶甲基化; 另一种起形成甲基化的作用, 主要是甲基转移酶 3a 和 3b ( DNMT 3a 、 DNMT 3b ), 它们能在未发生甲基化的 DNA 双链上进行甲基化,并且该过程不需要模板链的指导。图: CpG 岛( CpG island ) 在某些区域 CpG 序列的密度比平均密度高出许多, 其长度大于 200 个碱基, 这些区域命名为 CpG 岛。 CpG 岛位于基因上游调控区的启动子, 这些基因为管家基因或组织特异表达基因。图:甲基化抑制基因的表达( 一