表观遗传学及其研究进展.docVIP

表观遗传学及其研究进展 摘 要 表观遗传学是指不涉及DNA序列改变、可以通过有丝分裂和减数分裂进行遗传的基因表达变化的遗传学分支领域。目前研究主要集中在DNA共价修饰、组蛋白密码、染色质重塑和非编码RNA调控等方面。本文就它的产生、机制及生物学意义进行了综述。 关键词：表观遗传学 DNA甲基化 组蛋白密码 ABSTRACT Epigenetics is one branch field of genetics that studies the gene expression changes of inheritance through mitosis and meiosis without DNA sequence changes.At present,the researches are mainly concentrated in the aspects such as DNA methylation,histone code,chromatin remodeling and non-coding RNA regulatio. The paper recounts its pro-ducing, mechanism and biology meaning. Key words: epigenetics DNA methylatio histone modificati 目 录 一 前言 二 本论 2.1 表观遗传学的产生 2.2 表观遗传学的分子机制 2.2.1 DNA共价修饰 2.2.2 组蛋白密码 2.2.3 染色质重塑 2.2.4 非编码RNA的调控 2.3 表观遗传学的生物学意义 2.3.1 表观遗传学与肿瘤防治 2.3.2 表观遗传调控与X染色体失活 2.3.3 表观基因组学和杂种优势 三 结论 一 前言 DNA双螺旋结构的发现和重组DNA技术、PCR技术的产生促进了分子遗传学的发展。几十年来,人们一直认为基因决定着生命过程中所需要的各种蛋白质,决定着生命体的表型。然而,随着“表观遗传学”(Epigenetics)的兴起和有关研究工作的进展,这种经典的遗传观念正面临着巨大的挑战[1]。表观遗传学是研究没有DNA序列变化的可遗传的基因表达的改变。随着对其研究的不断深入，有利于揭示生长发育、杂种优势、作物抗逆和人类疾病等许多生命现象的本质。科学家们也正在以一种全新的视野来理解生命现象。 二 本论 2.1 表观遗传学的产生 经典遗传学指出,基因序列的改变会引起生物体表现型的改变,而这种改变可以从上一代传递到下一代。然而,近年来的研究表明,在基因组DNA序列不发生变化的条件下,基因表达发生的改变也是可以遗传的,导致可遗传的表现型变化。这种表现型的变化因没有直接涉及基因序列信息,称为表观遗传变异(epigenetic variation),又叫表观遗传修饰(epi-genetic modification)。早在1942年的时候,C.H.Waddington就首次提出了epigenetics一词,并指出表观遗传与遗传是相对的,主要研究基因型和表型的关系。几十年后,霍利迪针对epigenetics提出了更新的系统性论断,即表观遗传学是指不涉及DNA序列改变、可以通过有丝分裂和减数分裂进行遗传的基因表达变化的遗传学分支领域[2]。1999年欧洲的生物学家成立了一个“人类表观基因组联合研究体”(HEC),开始了表观基因组的研究。 2.2 表观遗传学的分子机制 2.2.1 DNA共价修饰　 在DNA共价修饰中,最主要的是DNA甲基化,它普遍存在于动植物细胞以及细菌中,是表观遗传学的重要研究内容之一。它由DNA甲基转移酶催化S-腺苷甲硫氨酸作为甲基供体,将胞嘧啶转变为5-甲基胞嘧啶(mC)的反应。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。在植物中,DNA甲基化多发生在CG、CNG(N表示任何碱基)以及CHH(不对称的,H表示A、C、T)处[3];在脊椎动物中,CpG二核苷酸是DNA甲基化发生的主要位点,人们将基因组中富含CpG的一段DNA称为CpG岛(CpG island),通常长度在1~2 kb,CpG岛常位于转录调控区附近。真核生物体内甲基化状态有3种:持续的低甲基化状态,如持家基因;诱导的去甲基化状态,如发育阶段中的一些基因;高度甲基化状态,如女性的一条缢缩的X染色体。DNA甲基化主要是通过DNA甲基转移酶家族(DNA methyltransferase,Dnmt)来催化。DNA甲基转移酶分2种:一种是维持甲基化酶,Dnmtl;另一种是重新甲基化酶如Dnmt3a和Dnmt3b,它们可使去甲基化的CpG位点重新甲基化。 一般,DNA的甲基化会抑制基