第10章基因组表观遗传.pptVIP

高等生物基因组普遍存在甲基化1）DNA分子的化学修饰主要是甲基化，脊椎动物基因组中约60-80%双核苷酸CpG的胞嘧啶（C）被甲基化。被子植物基因组中，甲基化位置主要出现在CpG和CpNpG回文对称顺序，大约20-30%的胞嘧啶（C）被甲基化。DNA的甲基化在基因的表达调控中起重要作用。2）基因组的甲基化模式可影响表型并能通过体细胞遗传，但不改变细胞的基因型，基因组的甲基化是表观遗传的重要内容之一.第29页，共62页，星期日，2025年，2月5日真核生物胞嘧啶DNA甲基化酶的结构第30页，共62页，星期日，2025年，2月5日10.3.2甲基化与基因调控DNA甲基化主要通过影响染色质的结构阻止转录因子与启动子或增强子的结合控制基因表达.第31页，共62页，星期日，2025年，2月5日10.3.3DNA甲基化与转座子活性玉米转座子Spm的活性与DNA甲基化第32页，共62页，星期日，2025年，2月5日DNA甲基化抑制转座第33页，共62页，星期日，2025年，2月5日10.3.4基因组印记1)1991年TM.德切艾拉等报道,老鼠7号染色体上中有一个称为类胰岛素生长因子Igf2的基因(insulin-likegrowthfactorII),该基因的突变纯合子表现为侏儒症.在杂合子中,如果突变等位基因来自父亲,表型异常.如果来自母亲,表型正常,即母源Igf2基因在子代被抑制.2)这种因为亲本来源不同而使等位基因表达模式发生改变的现象称为印记(imprinting).它有两个特点:1.子代的两个等位基因中有一个发生沉默,即不表达.2.哪一个等位基因沉默取决于等位基因的亲本来源.这是在哺乳动物中最早发现的表观遗传现像.随后又在老鼠中发现另外一个基因,即7号染色体上与Igf2紧密连锁的H19也有类似的情况,只是表现相反,即父源的H19等位基因在子代中不表达,母源的H19基因在子代中正常表达.第34页，共62页，星期日，2025年，2月5日哺乳动物Igf2基因的印记循环第35页，共62页，星期日，2025年，2月5日基因组印记的分子机制Igf2-H19座位印记控制区(ICR)DNA甲基化的确立与维持第36页，共62页，星期日，2025年，2月5日DNA甲基化与基因组表达程序化第37页，共62页，星期日，2025年，2月5日基因组印记的生物学意义1)基因组印记使两倍体体细胞中的一个等位基因沉默,这与两倍体生物学的意义是相悖的,容易使突变等位基因暴露.2)目前已有三种理论用予解释基因组印记的生物学意义:进化理论:一组各有缺陷的基因在相互组合时有优势,为了不被淘汰而暂时沉默.卵巢期理论:避免畸胎瘤,需要胎盘基因沉默.冲突理论:血缘关系理论(kinshiptheory)第38页，共62页，星期日，2025年，2月5日体细胞克隆的问题1)是否发育正常---基因组印记(genomicimprinting)问题2)体细胞基因组的重新程序化是否偏离正常轨道从而产生发育和生理生化活性异常的问题.第39页，共62页，星期日，2025年，2月5日受精胚与体细胞胚的发育差异哺乳动物体细胞胚胎发育,受精卵胚胎发育存在许多异.这些差异主要表现在体细胚与受精胚基因组的程序化.受精胚的雄核与雌核在去甲化的程序上存在时间差.甲化程序的差异会导致胎发育异常.第40页，共62页，星期日，2025年，2月5日猪的体细胞克隆

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巨型胎儿第41页，共62页，星期日，2025年，2月5日双卵融合克隆小鼠哺乳动物均有基因组印记,因此哺乳动物没有孤雌生殖.只有将野生型H19基因和突变型19基因的卵细胞融合才得到成体克隆鼠.见:Nature428:860-864,2004第42页，共62页，星期日，2025年，2月5日10.4染色质重建与表观遗传染色质结构至少在2方面对基因表达施加影响:首先,染色体的某一区段包装程度决定于该区段的基因是否表达;其次,假如某一基因可以接触,基因所在的核小体位置及其周边环境会影响到该基因的表达.第43页，共62页，星期日，2025年，2月5日核小体1)核小体是染色质结构的基本单位.2)核小体是连接DNA