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表观遗传科学 爱博泰克抗体培训专题一 • 表观遗传学概念 • 中文名称：表观遗传学 • 英文名称： epigenetics  • 学科分类：遗传学 • 别名：实验胚胎学、拟遗传学、表遗传学、外遗传学以及后遗传学 • 表观遗传学是与遗传学(genetic)相对应的概念。遗传学是指基于基因 序列改变所致基因表达水平变化，如基因突变、基因杂合丢失和微卫 星不稳定等；而表观遗传学则是指基于非基因序列改变所致基因表达 水平变化，如DNA 甲基化，组蛋白甲基化修饰和染色质构象变化等； 表观基因组学(epigenomics)则是在基因组水平上对表观遗传学改变的 研究。 • DNA 甲基化修饰与羟甲基化修饰 • 所谓DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，在基因组CpG二核苷酸的胞 嘧啶5碳位共价键结合一个甲基基团。正常情况下，人类基因组“垃圾”序 列的CpG二核苷酸相对稀少，并且总是处于甲基化状态，与之相反，人类基因 组中大小为100—1000 bp左右且富含CpG二核苷酸的CpG岛则总是处于未甲基 化状态，并且与56%的人类基因组编码基因相关。由于DNA甲基化与人类发育 和肿瘤疾病的密切关系，特别是CpG岛甲基化所致抑癌基因转录失活问题， DNA甲基化已经成为表观遗传学和表观基因组学的重要研究内容。 • DNA甲基化修饰由DNA甲基转移酶催化产生，主要产物为5-甲基胞嘧啶(5mC)。 作为一种重要的表观遗传修饰，DNA甲基化广泛参与基因表达的调控，组蛋白 修饰的建立等过程。在体内和体外的多种重编程过程中，DNA甲基化的去除， 对于全能性基因的激活和组蛋白修饰的重建十分重要。然而，DNA去甲基化的 分子机制一直不清楚。近年来，研究发现Tet家族可以催化5mC的氧化生成 5hmC (5-羟甲基胞嘧啶)，从而进一步通过不同途径实现主动去甲基化或被动 去甲基化。必威体育精装版的研究证明Tet3介导的5mC的羟基化对于受精过程的DNA去甲 基化和重编程具有重要作用;Tet1和Tet2也被认为参与了PGC发育过程以及细 胞融合介导的重编程过程中特异位点的去甲基化。对于转录因子介导的体细 胞重编程过程中，Tet是否参与内源全能性基因的去甲基化和重新活化并不清 楚。 甲 DNA 基 化 修 饰 示 意 图 DNA 甲基化修饰分子结构 • 组蛋白概念 • 组蛋白（histones）真核生物体细胞染色质中的碱性蛋白质，含精氨酸和赖氨酸等碱性 氨基酸特别多。组蛋白与带负电荷的双螺旋DNA结合成DNA‐组蛋白复合物。因氨基酸 成分和分子量不同，主要分成5类。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，有五种类型：H1、H2A、H2B、H3、H4，它们富含带正电荷的碱 性氨基酸，能够同DNA中带负电荷的磷酸基团相互作用。 • 组蛋白的基因非常保守。亲缘关系较远的种属中，四种组蛋白（H2A、H2B、H3、H4 ）氨基酸序列都非常相似，如海胆组织H3的氨基酸序列与来自小牛胸腺的H3的氨基酸 序列间只有一个氨基酸的差异，小牛胸腺的H3的氨基酸序列与豌豆的H3也只有4个氨 基酸不同。 • 在哺乳动物基因组中，组蛋白则可以有很多修饰形式.。一个核小体由两个H2A，两个 H2B，两个H3，两个H4组成的八聚体和147bp缠绕在外面的DNA组成. 组成核小体的组 蛋白的核心部分状态大致是均一的，，游离在外的N‐端则可以受到各种各样的修饰， ，包括组蛋白末端的乙酰化，甲基化，磷酸化，泛素化，ADP核糖基化等等. ，这些 修饰都会影响基因的转录活性。 • 组蛋白甲基化修饰 • 组蛋白甲基化是由组蛋白甲基化转移酶（histonemethyl transfer