表觀遺傳學(xué)-遺傳學(xué)論文

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1、表觀遺傳學(xué)陳靜摘要表觀遺傳學(xué)是指表觀遺傳學(xué)改變(DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA如miRNA)對表觀基因組基因表達(dá)的調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)不依賴基因序列的改變且可遺傳表觀遺傳學(xué)。表觀遺傳學(xué)因素如DNA甲基化、組蛋白修飾和miRNA等相互作用以調(diào)節(jié)基因表達(dá)，控制細(xì)胞表型，所有這些表觀遺傳學(xué)因素都是維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定所必需的，有助于正常生理功能的發(fā)揮。目前表觀遺傳學(xué)的研究成果已經(jīng)應(yīng)用于一些疾病的研究特別是癌癥的治療上。因此了解表觀遺傳學(xué)機(jī)制在人類疾病發(fā)生中的作用和表觀遺傳學(xué)調(diào)節(jié)劑對疾病治療的價(jià)值將會(huì)迎來生物醫(yī)學(xué)研究的表

2、觀遺傳學(xué)時(shí)代。本文就其中的DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質(zhì)重塑、X染色體失活、遺傳印記和表觀遺傳學(xué)研究的應(yīng)用前景進(jìn)行了綜述,并對表觀遺傳作了介紹。關(guān)鍵詞表觀遺傳學(xué)DNA甲基化組蛋白修飾染色質(zhì)重塑X染色體失活遺傳印記表觀遺傳(epigenefievariation)是指DNA序列不發(fā)生變化，但基因表達(dá)卻發(fā)生了可遺傳的改變。這種改變是細(xì)胞內(nèi)除了遺傳信息以外的其他可遺傳物質(zhì)發(fā)生的改變，且這種改變在發(fā)育和細(xì)胞增殖過程中能穩(wěn)定傳遞。在基因的DNA序列沒有發(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。

3、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。表觀遺傳學(xué)的現(xiàn)象很多，DNA甲基化、組蛋白修飾、基因組印記、RNA編輯、基因沉默、核仁顯性、休眠轉(zhuǎn)座子激活和性別相關(guān)性基因劑量補(bǔ)償效應(yīng)等都是典型的表觀遺傳現(xiàn)象。1939年，WaddingtonCH首先在《現(xiàn)代遺傳學(xué)導(dǎo)論》中提出了epihenetics這一術(shù)語。1942年定義為生物學(xué)的分支，研究基因與決定表

4、型的基因產(chǎn)物之間的因果關(guān)系。1975年，HollidyR對表觀遺傳學(xué)進(jìn)行了較為準(zhǔn)確的描述。1996年JamesGHerman和StephenBBaylin發(fā)明MSP技術(shù)，并發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞中抑癌基因啟動(dòng)子區(qū)CpG呈高甲基化狀態(tài)。表觀遺傳的特征是可遺傳的，即這類改變通過有絲分裂或減數(shù)分裂，能在細(xì)胞或個(gè)體世代間遺傳；是可逆性的基因表達(dá)調(diào)節(jié)；沒有DNA序列的改變或不能用DNA序列變化來解釋。它在三個(gè)層面調(diào)控基因表達(dá)。DNA修飾、蛋白修飾、非編碼RNA調(diào)控。任何一個(gè)層面異常，都將影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)，導(dǎo)致復(fù)雜綜合征、多因

5、素疾病以及癌癥。和DNA序列改變不同的是，許多表觀遺傳的改變是可逆的，這就為疾病的治療提供樂觀的前景。這就是它的意義所在。一、DNA甲基化DNA甲基化，為DNA化學(xué)修飾的一種形式，能夠在不改變DNA序列的前提下，改變遺傳表現(xiàn)。DNA的含氮堿基胞嘧啶的結(jié)構(gòu)中有6個(gè)碳原子，其中第五個(gè)碳原子上原來連接有一個(gè)氫原子，在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的作用下，這個(gè)氫原子被一個(gè)甲基（—CH3）取代了。這就叫做DNA甲基化。這個(gè)變化是一種對堿基的修飾（成為5-甲基化胞嘧啶），并不改變堿基的排列順序。正是這種DNA甲基化造成了同樣DNA但表現(xiàn)

6、的性狀不同的情況出現(xiàn)，因?yàn)榧谆拇嬖谀軌蛞种苹虻谋磉_(dá)。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)。。在細(xì)胞分化的過程中,基因的甲基化狀態(tài)將遺傳給后代細(xì)胞。二、組蛋白修飾組蛋白是真核生物染色體的基本結(jié)構(gòu)蛋白，是一類小分子堿性蛋白質(zhì)。組蛋白有兩個(gè)活性末端:羧基端和氨基端。羧基端與組蛋白分子間的相互作用和DNA纏繞有關(guān)，而氨基端則與其他調(diào)節(jié)蛋白和DNA作用有關(guān)，且富含賴氨酸，具有極度精細(xì)的變化區(qū)，這類變化由乙?；?、磷酸化、甲基

7、化等共價(jià)修飾引起。組蛋白質(zhì)修飾）是透過改變蛋白結(jié)構(gòu)，而引致蛋白質(zhì)產(chǎn)生不同的作用和特性，例如：瘋牛癥蛋白異變。三、染色質(zhì)重塑染色質(zhì)重塑是指在能量驅(qū)動(dòng)下核小體的置換或重新排列。它改變了核小體在基因啟動(dòng)子區(qū)的排列，增加了基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄裝置和啟動(dòng)子的可接近性。染色質(zhì)重塑的發(fā)生和組蛋白N端尾巴修飾密切相關(guān)，尤其是對組蛋白H3和H4的修飾。修飾直接影響核小體的結(jié)構(gòu)，并為其它蛋白提供了和DNA作用的結(jié)合位點(diǎn)。染色質(zhì)重塑和組蛋白修飾均由各自特異的復(fù)合物來完成，兩者發(fā)生的先后順序與啟動(dòng)子序列的特異性有關(guān)；后與啟動(dòng)子結(jié)合的復(fù)合物有助于維持

8、兩個(gè)復(fù)合物與啟動(dòng)子的穩(wěn)定結(jié)合，且兩復(fù)合物又可相互加強(qiáng)對方的功能。四、基因組印記人們在研究中發(fā)現(xiàn),來自雙親的某些等位基因,在子代的表達(dá)不同,有些只有父源的基因有轉(zhuǎn)錄活性,而母源的同一基因則始終處于沉默狀態(tài),另一些基因的情況則相反。這是由于源自某一親本的等位基因或它所在染色體發(fā)生了表觀遺傳修飾,導(dǎo)致不同親本來源的兩個(gè)等位基因在子代細(xì)胞中表達(dá)不同。在基因組中的這類現(xiàn)象就是基因組