第十二章表观遗传学VIP免费

第十二章表观遗传学不依赖于DNA序列的遗传现象掌握表观遗传、基因组印记的概念熟悉DNA甲基化、组蛋白修饰的基本类型、miRNA、IncRNA遗传信息的传递：中心法则1.DNA自身通过复制传递遗传信息；2.DNA转录成RNA；3.RNA自身能够复制(RNA病毒)；4.RNA能够逆转录成DNA；5.RNA翻译成蛋白质。xx马骡驴骡骡子更象谁？Epigeneticdifferences：monozygotictwins1942年沃丁顿(Waddington)在Endeavour杂志首次提出表观遗传学。基因型的遗传(heredity)或传承(inheritance)是遗传学研究的主旨，而基因型产生表型的过程则是属于表观遗传学研究的范畴。研究历史1987年,霍利德(Holliday)进一步指出可在两个层面上研究高等生物的基因属性。第一个层面是基因的世代间传递的规律——遗传学。第二个层面是生物从受精卵到成体的发育过程中基因活性变化的模式——表观遗传学。2003年10月正式宣布开始投资和实施人类表观基因组计划（HEP）。表观遗传学（epigentics）被认为是研究“上代向下代传递的信息，可以通过有丝分裂或减数分裂而遗传下去的基因功能的改变，而不是DNA序列本身”，这是一种“不以DNA序列差别为基础的细胞核遗传”。表观遗传学(epigenetics)1.概念基因的DNA序列不发生改变的情况下，基因表达水平与功能发生改变，并产生可遗传的表型。2.特征(1)可遗传(2)可逆性(3)DNA不变遗传类型1.遗传编码信息：提供生命必需蛋白质的模板2.表观遗传学信息：何时、何地、以何种方式去应用遗传信息遗传与表观遗传基因组与表观基因组三个层面调控基因表达：DNA修饰：DNA共价结合一个修饰基团，使具有相同序列的等位基因处于不同的修饰状态。蛋白修饰：通过对特殊蛋白修饰或改变蛋白的构象实现对基因表达的调控。非编码RNA调控：通过某些机制实现对基因转录的调控，如RNA干扰。意义：任何一个层面异常，都将影响染色质结构和基因表达，导致复杂综合征、多因素疾病以及癌症。和DNA序列改变不同的是，许多表观遗传的改变是可逆的，这就为疾病的治疗提供乐观的前景。表观遗传修饰的分子机制DNA甲基化1组蛋白修饰2RNA调控3DNA甲基化1一、DNA甲基化DNA甲基化(DNAmethylation)是研究得最清楚、也是最重要的表观遗传修饰形式，主要是基因组DNA上的胞嘧啶第5位碳原子和甲基间的共价结合，胞嘧啶由此被修饰为5甲基胞嘧啶(5-methylcytosine，5mC)。DNMT1SAM胞嘧啶5-甲基胞嘧啶胞嘧啶甲基化反应S-腺苷甲硫氨酸5’3’CpG岛主要处于基因5’端调控区域。启动子区域的CpG岛一般是非甲基化状态的，其非甲基化状态对相关基因的转录是必须的。目前认为基因调控元件（如启动子）的CpG岛中发生5mC修饰会在空间上阻碍转录因子复合物与DNA的结合。因而DNA甲基化一般与基因沉默相关联。Rb基因CpG频率DNA甲基化转移酶DNMT1——维持甲基化作为DNA复制复合物的组分，催化子链DNA半甲基化位点甲基化，维持复制过程中甲基化位点的遗传稳定性。DNMT3a和DNMT3b——从头甲基化主要催化从头甲基化，以非甲基化DNA为模板催化新的甲基化位点形成。DNA甲基化状态的遗传和保持：DNA复制后，新合成链在DNMT1的作用下，以旧链为模板进行甲基化。（缺乏严格的精确性，95%）甲基化并非基因沉默的原因而是基因沉默的结果，其以某种机制识别沉默基因，后进行甲基化。DNA全新甲基化。引发因素可能包括：DNA本身的序列、成分和次级结构。RNA根据序列同源性可能靶定的区域。特定染色质蛋白、组蛋白修饰或相当有序的染色质结构。DNA甲基化抑制基因转录的机制基因启动子区的甲基化可影响转录激活因子和其识别序列的结合，直接抑制基因表达。甲基化的CpG双核苷酸序列可被甲基结合蛋白家族(MBD)识别，而后者通过吸引组蛋白去乙酰化酶(HDAC)和组蛋白甲基化转移酶(HMT)等组蛋白修饰蛋白来改变染色质活性，间接影响基因表达。直接干扰机制DNA去甲基化主动去甲基化复制相关的去甲基化在复制过程中维持甲基化酶活性被关闭或维持甲基化酶活性被抵制。二、组蛋白修饰组蛋白修饰是表观遗传研究的重要内容。组蛋白的N端是不稳定的、无一定组织的亚单位，其延伸至核小体以外，会受到不同的化学修饰，这种...