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《表觀遺傳學(xué)的相關(guān)概念和研究進(jìn)展》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、表觀遺傳學(xué)的相關(guān)概念和研究進(jìn)展摘要:表觀遺傳學(xué)是研究沒有DNA序列變化并且可以遺傳的基因功能變化之學(xué)科,就其中的X染色體劑量補(bǔ)償、DNA甲基化、組蛋白密碼、基因組印記、表觀基因組學(xué)和人類表觀基因組計(jì)劃等等方面的問題進(jìn)行了綜述。?關(guān)鍵詞:表觀遺傳學(xué);人類表觀基因組計(jì)劃? DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)和重組DNA技術(shù)、PCR技術(shù)的產(chǎn)生促進(jìn)了分子遺傳學(xué)的發(fā)展。幾十年來,人們一直認(rèn)為基因決定著生命過程中所需要的各種蛋白質(zhì),決定著生命體的表型。但隨著研究的不斷深入,科研人員也發(fā)現(xiàn)一些無法解釋的現(xiàn)象:馬、驢正反交的后代差別較大;同卵雙生的兩人具有完全相同的
2、基因組,在同樣的環(huán)境中長(zhǎng)大后,他們?cè)谛愿?、健康等方面?huì)有較大的差異,并不符合經(jīng)典遺傳學(xué)理論預(yù)期的情況。這說明,在相應(yīng)的基因堿基序列沒有發(fā)生變化的情況下,一些生物體的表型卻發(fā)生了改變。同時(shí)還發(fā)現(xiàn),有些特征只是由一個(gè)親本的基因來決定,而源自另一親本的基因卻保持“沉默”。人們對(duì)于這樣一些現(xiàn)象無法用經(jīng)典的遺傳學(xué)理論去加以闡明?，F(xiàn)在,遺傳學(xué)中的一個(gè)前沿領(lǐng)域:表觀遺傳學(xué)(Epigenetics),為人們提供了解答這類問題的新思路。?表觀遺傳學(xué)是研究表觀遺傳變異的遺傳學(xué)分支學(xué)科。表觀遺傳變異(epigeneticvariation)是指,在基因的DNA序
3、列沒有發(fā)生改變的情況下,基因功能發(fā)生了可遺傳的變化,并最終導(dǎo)致了表型的變化。它是不符合孟德爾遺傳規(guī)律的核內(nèi)遺傳。由此我們可以認(rèn)為,基因組含有兩類遺傳信息,一類是傳統(tǒng)意義上的遺傳信息,即DNA序列所提供的遺傳信息,另一類是表觀遺傳學(xué)信息,它提供了何時(shí)、何地、以何種方式去應(yīng)用遺傳信息的指令。Epigenetics這一名詞的中文譯法有多種,常見有譯成“表觀遺傳學(xué)”、“表現(xiàn)遺傳學(xué)”、“后生遺傳學(xué)”、“外因遺傳學(xué)”、“表遺傳學(xué)”、“外區(qū)遺傳學(xué)”等等,現(xiàn)在還沒有統(tǒng)一的中文名稱。早在1942年的時(shí)候,C.H.Waddington就首次提出了Epigene
4、tics一詞,并指出表觀遺傳與遺傳是相對(duì)的,主要研究基因型和表型的關(guān)系。幾十年后,霍利迪(R.Holiday)針對(duì)Epigenetics提出了更新的系統(tǒng)性論斷,也就是人們現(xiàn)在比較統(tǒng)一的認(rèn)識(shí),即表觀遺傳學(xué)研究沒有DNA序列變化的、可遺傳的基因表達(dá)改變”。?從目前的研究來看,X染色體劑量補(bǔ)償、DNA甲基化、組蛋白密碼、基因組印記、表觀基因組學(xué)和人類表觀基因組計(jì)劃等問題都是表觀遺傳學(xué)研究的內(nèi)容。本文總結(jié)這方面研究的資料,進(jìn)行了綜述。?1 X染色體失活?在哺乳動(dòng)物中,雌雄性個(gè)體X染色體的數(shù)目不同,這類動(dòng)物需要以一種方式來解決X染色體劑量的差異。在雌
5、性哺乳動(dòng)物中,兩條X染色體有一個(gè)是失活的,稱為X染色體的劑量補(bǔ)償(dosagecompensation)。X染色體失活的選擇和起始發(fā)生在胚胎發(fā)育的早期,這個(gè)過程被X失活中心(X-inactivationcenter,Xic)所控制,是一種反義轉(zhuǎn)錄調(diào)控模式。這個(gè)失活中心存在著X染色體失活特異性轉(zhuǎn)錄基因Xist(X-inactive-specifictranscript),當(dāng)失活的命令下達(dá)時(shí),這個(gè)基因就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)17kb不翻譯的RNA與X染色體結(jié)合,引發(fā)失活。X失活中心還有“記數(shù)”的功能,即保持每個(gè)二倍體中僅有一條X染色體有活性,其余全部失活。
6、X染色體的失活狀態(tài)需要表觀遺傳修飾如DNA甲基化來維持。這種失活可以通過有絲或減數(shù)分裂遺傳給后代。X染色體失活是表觀遺傳學(xué)研究的很好范例,它能幫助人們認(rèn)識(shí)基因沉默是如何建立和通過遺傳而保持的。今后對(duì)于X染色體失活的研究還要特別關(guān)注于哪些因素調(diào)控了Xic的功能、XistRNA造成沉默的機(jī)制和一些像BRCAl的蛋白質(zhì)在X染色體失活中的作用等問題。?2 DNA甲基化?甲基化是基因組DNA的一種主要表觀遺傳修飾形式,是調(diào)節(jié)基因組功能的重要手段。在脊椎動(dòng)物中,CpG二核苷酸是DNA甲基化發(fā)生的主要位點(diǎn)。CpG常成簇存在,人們將基因組中富含CpG的一段
7、DNA稱為CpG島(CpGisland),通常長(zhǎng)度在1kb～2kb左右。CpG島常位于轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)附近,DNA甲基化的研究與CpG島的研究密不可分。在DNA甲基化過程中,胞嘧啶突出于DNA雙螺旋并進(jìn)入與胞嘧啶甲基轉(zhuǎn)移酶結(jié)合部位的裂隙中,該酶將S-腺苷甲硫氨酸(SAM)的甲基轉(zhuǎn)移到胞嘧啶的5′位,形成5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5MC)。體內(nèi)甲基化狀態(tài)有三種:持續(xù)的低甲基化狀態(tài),如持家基因;誘導(dǎo)的去甲基化狀態(tài),如發(fā)育階段中的一些基因;高度甲基化狀態(tài),如女性的一條縊縮的X染色體。DNA甲基化主要是通過DNA甲基轉(zhuǎn)移酶家族(D
8、NAmethyltransferase,Dnmt)來催化。DNA甲基轉(zhuǎn)移酶分兩種:一種是維持甲基化酶,Dnmtl;另一種是重新甲基化酶如Dnmt3a和Dnmt3b,它們使去甲基化
