表观遗传学-遗传学论文

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1、表观遗传学陈静摘要表观遗传学是指表观遗传学改变(DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA如miRNA)对表观基因组基因表达的调节，这种调节不依赖基因序列的改变且可遗传表观遗传学。表观遗传学因素如DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNA等相互作用以调节基因表达，控制细胞表型，所有这些表观遗传学因素都是维持机体内环境稳定所必需的，有助于正常生理功能的发挥。目前表观遗传学的研究成果已经应用于一些疾病的研究特别是癌症的治疗上。因此了解表观遗传学机制在人类疾病发生中的作用和表观遗传学调节剂对疾病治疗的价值将会迎来生物医学研究的表

2、观遗传学时代。本文就其中的DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、X染色体失活、遗传印记和表观遗传学研究的应用前景进行了综述,并对表观遗传作了介绍。关键词表观遗传学DNA甲基化组蛋白修饰染色质重塑X染色体失活遗传印记表观遗传(epigenefievariation)是指DNA序列不发生变化，但基因表达却发生了可遗传的改变。这种改变是细胞内除了遗传信息以外的其他可遗传物质发生的改变，且这种改变在发育和细胞增殖过程中能稳定传递。在基因的DNA序列没有发生改变的情况下，基因功能发生了可遗传的变化，并最终导致了表型的变化。

3、它是不符合孟德尔遗传规律的核内遗传。由此我们可以认为，基因组含有两类遗传信息，一类是传统意义上的遗传信息，即DNA序列所提供的遗传信息，另一类是表观遗传学信息，它提供了何时、何地、以何种方式去应用遗传信息的指令。表观遗传学的现象很多，DNA甲基化、组蛋白修饰、基因组印记、RNA编辑、基因沉默、核仁显性、休眠转座子激活和性别相关性基因剂量补偿效应等都是典型的表观遗传现象。1939年，WaddingtonCH首先在《现代遗传学导论》中提出了epihenetics这一术语。1942年定义为生物学的分支，研究基因与决定表

4、型的基因产物之间的因果关系。1975年，HollidyR对表观遗传学进行了较为准确的描述。1996年JamesGHerman和StephenBBaylin发明MSP技术，并发现肿瘤细胞中抑癌基因启动子区CpG呈高甲基化状态。表观遗传的特征是可遗传的，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞或个体世代间遗传；是可逆性的基因表达调节；没有DNA序列的改变或不能用DNA序列变化来解释。它在三个层面调控基因表达。DNA修饰、蛋白修饰、非编码RNA调控。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

5、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。这就是它的意义所在。一、DNA甲基化DNA甲基化，为DNA化学修饰的一种形式，能够在不改变DNA序列的前提下，改变遗传表现。DNA的含氮碱基胞嘧啶的结构中有6个碳原子，其中第五个碳原子上原来连接有一个氢原子，在DNA甲基转移酶的作用下，这个氢原子被一个甲基（—CH3）取代了。这就叫做DNA甲基化。这个变化是一种对碱基的修饰（成为5-甲基化胞嘧啶），并不改变碱基的排列顺序。正是这种DNA甲基化造成了同样DNA但表现

6、的性状不同的情况出现，因为甲基化的存在能够抑制基因的表达。甲基化是基因组DNA的一种主要表观遗传修饰形式,是调节基因组功能的重要手段。在脊椎动物中,CpG二核苷酸是DNA甲基化发生的主要位点。。在细胞分化的过程中,基因的甲基化状态将遗传给后代细胞。二、组蛋白修饰组蛋白是真核生物染色体的基本结构蛋白，是一类小分子碱性蛋白质。组蛋白有两个活性末端:羧基端和氨基端。羧基端与组蛋白分子间的相互作用和DNA缠绕有关，而氨基端则与其他调节蛋白和DNA作用有关，且富含赖氨酸，具有极度精细的变化区，这类变化由乙酰化、磷酸化、甲基

7、化等共价修饰引起。组蛋白质修饰）是透过改变蛋白结构，而引致蛋白质产生不同的作用和特性，例如：疯牛症蛋白异变。三、染色质重塑染色质重塑是指在能量驱动下核小体的置换或重新排列。它改变了核小体在基因启动子区的排列，增加了基础转录装置和启动子的可接近性。染色质重塑的发生和组蛋白N端尾巴修饰密切相关，尤其是对组蛋白H3和H4的修饰。修饰直接影响核小体的结构，并为其它蛋白提供了和DNA作用的结合位点。染色质重塑和组蛋白修饰均由各自特异的复合物来完成，两者发生的先后顺序与启动子序列的特异性有关；后与启动子结合的复合物有助于维持

8、两个复合物与启动子的稳定结合，且两复合物又可相互加强对方的功能。四、基因组印记人们在研究中发现,来自双亲的某些等位基因,在子代的表达不同,有些只有父源的基因有转录活性,而母源的同一基因则始终处于沉默状态,另一些基因的情况则相反。这是由于源自某一亲本的等位基因或它所在染色体发生了表观遗传修饰,导致不同亲本来源的两个等位基因在子代细胞中表达不同。在基因组中的这类现象就是基因组