性格形成中的表观遗传机制
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
饰就是在这个 时期完 成 的。母 鼠对 幼 崽 的关 爱 （ 如舔
舐和 清洁） ， 造成该基 因修饰 一 旦 自童年 （ 可 塑期 ） 发
生， 就能通 过有丝分 裂 ， 可稳定 地传 递 给下 一代 细胞 ， 导致海 马区皮质醇受体基 因能够在 以后 的一生 中实现
稳定 、 持续 的高水平 表 达 。所 以， 在 大 鼠抚 养实 验 中 ， 幼崽在是 否“ 关爱” 的环境 条件下 ， 基 因表 达会发 生稳 定 的改变 ， 最终导致表型 的差异并 影响其 一生 。当然 ，
的变异 可通过有丝分裂和减数分 裂传 递给子 细胞 和后 代 。③ 可塑性 。表 观 遗传 所涉 及 ｅ ｐ ｉ ｇ ｅ ｎ ｅ ｔ ｉ ｅ ｓ ） ” 。而表 观遗 传变 异是 指
Ｄ Ｎ Ａ编码序列不改变 的情况 下 ， 基 因 的表 型效 应发 生 可逆 的 、 可 遗 传 的改 变 Ｊ 。“ ｅ ｐ ｉ ｇ ｅ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｓ ” 一词最早 由 传 与遗传是相对应 的 ， 主要研究 基因型和表型 的关 系。 １ ． ２ 表观 遗传机制 表观变异 的作用 实质是 “ 调控 ” ，
英格 兰生物学家 沃丁顿于 １ ９ ４ ２年提 出 ， 他指 出表观遗 ‘ ２ 大 鼠幼崽性格形成 中的表观遗 传机制
调 控机制涉及 Ｄ Ｎ Ａ 甲基 化 、 组 蛋 白修 饰 、 染 色 质重 塑
和非编码 Ｒ Ｎ Ａ等方 式。其 中 ， Ｄ Ｎ Ａ序 列好 比是 琴键 ， 而表观遗 传则决定 哪一个键 何 时 、 何处 发声 Ｊ 。这 类 调控所 引起 的表 型 改变有 以下 特 点 ： ①非 编码 。即不 依赖 核和 细胞 器 的 Ｄ Ｎ Ａ信 息。③ 可遗 传。表 观遗 传
表１ 大 鼠幼崽抚养方式 的不 同造成后天性格 的差异
亲 子 抚 养 实 验 磊 翥 譬 交 叉 抚 养 实 验 暨 曩 第 三 方 抚 养 实 验 羹 毒 鼢
分析 ： ①在大 鼠亲子抚养实 验 中， 大 鼠成 年后性 格 的“ 好” 与“ 坏” 似乎 是天 生 的。因为 “ 好” 性 格 的大 鼠 孩 子是 由负责任 的“ 好” 妈妈（ 其 特点是 善 于舔觚 和清 洁幼崽 ， 使幼崽能够得到 足够 的关爱 ） 生下 的 ， “ 坏” 性 格 的大鼠孩子是 由不负责 任 的“ 坏” 妈妈 （ 其特 点恰 好 与“ 好” 妈 妈 相反 ， 对 幼 崽缺乏 关 爱 ） 生下 的 。② 交 叉 抚养 实验似乎暗示 ， 孩子性 格形成 的“ 好” 与“ 坏” 跟 其 生母无关 ， 而是跟 其养 母有 关 。③ 第三 方抚 养 实验 则 进一 步证 实 ， 当遗 传背 景相 同 的幼崽 被不 同 的大 鼠妈 妈抚养后 ， 性格 出现 了差异 。 ２ ． ２ 大鼠性格 的差 异与基 因表 达的表 观遗传 差 异有 关 进一 步 的研 究 发现 ， 大 鼠幼 崽的性 格发育 与海 马 区皮 质醇受体基 因表达水平有 关 。在上述 一系列 实验 中， 不 同组的大 鼠幼崽个体 ， 其海马 区皮质醇受 体基 因 相 同， 但是负责 任的“ 好” 大 鼠妈 妈对幼崽 的关 爱 ， 如舔 舐和清洁 ， 刺激 了幼崽体 内 Ｄ Ｎ Ａ甲基转移酶 的表达 ｌ ４ Ｊ ， 造成海马 区皮 质醇 受体 基 因 Ｄ Ｎ Ａ 甲基化 修饰 水 平 降
・
６ ２・
生 物学教 学 ２ ０ １ ７ 年（ 第４ ２ 卷） 第１ １ 期
性 格 形 成 中 的 表 观 遗 传 机 制
王 华峰 （ 山 西 师 范 大 学 生 命 科 学 学 院 与 现 代 文 理 学 院 临 汾 ０ ４ １ ０ ０ ０ ） 刘 玲 （ 山 西 省 太 原 市 新 力 惠 中 学 校 ０ ３ ０ ０ ０ ２ ） 孙瑞 娴 （ 山 西 省 吕 梁 市 高 级 中 学 ０ ３ ３ ０ ０ ０ ） 芦荣胜 （ 山 西 师 范 大 学 生 命 科 学 学 院 与 现 代 文 理 学 院 Ｉ 临 汾 ｏ ４ １ ０ ｏ ０ ）
蛋 白的 乙酰化 过 程 都是 可逆 的。④ 多 层 次 ， 多 途 径。
表观变异 的作用可发生在 Ｄ Ｎ Ａ和染 色质水平 ， 也可 发 生在 复制 、 转录、 转录后 以及 翻译 后ｌ 。 一个人 小时候 的性格一旦形成 后 ， 很难 发生改 变。 “ 江 山易改 ， 秉性难 移 ” ， 说 的就 是 这 个 现象 。研 究 者
摘 要 本文简要介绍表观遗传学 的概念 和机制 ， 并以大鼠幼崽性格形 成的 系列模拟 实验 ， 说 明大 鼠性格差 异 的形 成与 Ｄ Ｎ Ａ 甲 基化修饰的关系 ， 进而理解性格形成 中的表观 遗传 机制。 关键词 表观遗传 Ｄ Ｎ Ａ 甲基化 大 鼠性格
１ 表观 遗传学 １ ． １ 概念 研 究表 观遗传 变异 的遗 传学分 支学科 称
实验名称
通过 一系列的大 鼠模拟 实验 Ⅲ ３ Ｊ ， 以研究 大 鼠幼 崽性 格
是如何形成 的 以及其 中的机理 。 ２ ． １ 大鼠幼 崽早 期性 格形成 的 系列模拟 实验 养实验组成 。实验结果见表 １ 。
实验结果
大 鼠
模拟实验 由亲子抚 养 实验 、 交 叉抚 养实 验 和第三 方抚
这 种 基 因表 达 的 差 异 并 不 是 因 为 Ｄ Ｎ Ａ序列 的差异 ， 而
赫
” 觋 为 冷 静 ； “ 妈 的 幼 磊 别 交 由 “
低， 导致皮质醇受 体基 因的高水平 表达 ， 抑 制了应激 反 应的强度 ， 使大 鼠保持一个相对放松 、 安静 的状态 ３ Ｊ 。
在 大 鼠幼崽成 长 的早 期 ， 身体 的器 官组 织 中 的细
胞往往具有 很强 的可 塑性 ， 海 马 区皮质 醇受 体基 因修
舐和 清洁） ， 造成该基 因修饰 一 旦 自童年 （ 可 塑期 ） 发
生， 就能通 过有丝分 裂 ， 可稳定 地传 递 给下 一代 细胞 ， 导致海 马区皮质醇受体基 因能够在 以后 的一生 中实现
稳定 、 持续 的高水平 表 达 。所 以， 在 大 鼠抚 养实 验 中 ， 幼崽在是 否“ 关爱” 的环境 条件下 ， 基 因表 达会发 生稳 定 的改变 ， 最终导致表型 的差异并 影响其 一生 。当然 ，
的变异 可通过有丝分裂和减数分 裂传 递给子 细胞 和后 代 。③ 可塑性 。表 观 遗传 所涉 及 ｅ ｐ ｉ ｇ ｅ ｎ ｅ ｔ ｉ ｅ ｓ ） ” 。而表 观遗 传变 异是 指
Ｄ Ｎ Ａ编码序列不改变 的情况 下 ， 基 因 的表 型效 应发 生 可逆 的 、 可 遗 传 的改 变 Ｊ 。“ ｅ ｐ ｉ ｇ ｅ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｓ ” 一词最早 由 传 与遗传是相对应 的 ， 主要研究 基因型和表型 的关 系。 １ ． ２ 表观 遗传机制 表观变异 的作用 实质是 “ 调控 ” ，
英格 兰生物学家 沃丁顿于 １ ９ ４ ２年提 出 ， 他指 出表观遗 ‘ ２ 大 鼠幼崽性格形成 中的表观遗 传机制
调 控机制涉及 Ｄ Ｎ Ａ 甲基 化 、 组 蛋 白修 饰 、 染 色 质重 塑
和非编码 Ｒ Ｎ Ａ等方 式。其 中 ， Ｄ Ｎ Ａ序 列好 比是 琴键 ， 而表观遗 传则决定 哪一个键 何 时 、 何处 发声 Ｊ 。这 类 调控所 引起 的表 型 改变有 以下 特 点 ： ①非 编码 。即不 依赖 核和 细胞 器 的 Ｄ Ｎ Ａ信 息。③ 可遗 传。表 观遗 传
表１ 大 鼠幼崽抚养方式 的不 同造成后天性格 的差异
亲 子 抚 养 实 验 磊 翥 譬 交 叉 抚 养 实 验 暨 曩 第 三 方 抚 养 实 验 羹 毒 鼢
分析 ： ①在大 鼠亲子抚养实 验 中， 大 鼠成 年后性 格 的“ 好” 与“ 坏” 似乎 是天 生 的。因为 “ 好” 性 格 的大 鼠 孩 子是 由负责任 的“ 好” 妈妈（ 其 特点是 善 于舔觚 和清 洁幼崽 ， 使幼崽能够得到 足够 的关爱 ） 生下 的 ， “ 坏” 性 格 的大鼠孩子是 由不负责 任 的“ 坏” 妈妈 （ 其特 点恰 好 与“ 好” 妈 妈 相反 ， 对 幼 崽缺乏 关 爱 ） 生下 的 。② 交 叉 抚养 实验似乎暗示 ， 孩子性 格形成 的“ 好” 与“ 坏” 跟 其 生母无关 ， 而是跟 其养 母有 关 。③ 第三 方抚 养 实验 则 进一 步证 实 ， 当遗 传背 景相 同 的幼崽 被不 同 的大 鼠妈 妈抚养后 ， 性格 出现 了差异 。 ２ ． ２ 大鼠性格 的差 异与基 因表 达的表 观遗传 差 异有 关 进一 步 的研 究 发现 ， 大 鼠幼 崽的性 格发育 与海 马 区皮 质醇受体基 因表达水平有 关 。在上述 一系列 实验 中， 不 同组的大 鼠幼崽个体 ， 其海马 区皮质醇受 体基 因 相 同， 但是负责 任的“ 好” 大 鼠妈 妈对幼崽 的关 爱 ， 如舔 舐和清洁 ， 刺激 了幼崽体 内 Ｄ Ｎ Ａ甲基转移酶 的表达 ｌ ４ Ｊ ， 造成海马 区皮 质醇 受体 基 因 Ｄ Ｎ Ａ 甲基化 修饰 水 平 降
・
６ ２・
生 物学教 学 ２ ０ １ ７ 年（ 第４ ２ 卷） 第１ １ 期
性 格 形 成 中 的 表 观 遗 传 机 制
王 华峰 （ 山 西 师 范 大 学 生 命 科 学 学 院 与 现 代 文 理 学 院 临 汾 ０ ４ １ ０ ０ ０ ） 刘 玲 （ 山 西 省 太 原 市 新 力 惠 中 学 校 ０ ３ ０ ０ ０ ２ ） 孙瑞 娴 （ 山 西 省 吕 梁 市 高 级 中 学 ０ ３ ３ ０ ０ ０ ） 芦荣胜 （ 山 西 师 范 大 学 生 命 科 学 学 院 与 现 代 文 理 学 院 Ｉ 临 汾 ｏ ４ １ ０ ｏ ０ ）
蛋 白的 乙酰化 过 程 都是 可逆 的。④ 多 层 次 ， 多 途 径。
表观变异 的作用可发生在 Ｄ Ｎ Ａ和染 色质水平 ， 也可 发 生在 复制 、 转录、 转录后 以及 翻译 后ｌ 。 一个人 小时候 的性格一旦形成 后 ， 很难 发生改 变。 “ 江 山易改 ， 秉性难 移 ” ， 说 的就 是 这 个 现象 。研 究 者
摘 要 本文简要介绍表观遗传学 的概念 和机制 ， 并以大鼠幼崽性格形 成的 系列模拟 实验 ， 说 明大 鼠性格差 异 的形 成与 Ｄ Ｎ Ａ 甲 基化修饰的关系 ， 进而理解性格形成 中的表观 遗传 机制。 关键词 表观遗传 Ｄ Ｎ Ａ 甲基化 大 鼠性格
１ 表观 遗传学 １ ． １ 概念 研 究表 观遗传 变异 的遗 传学分 支学科 称
实验名称
通过 一系列的大 鼠模拟 实验 Ⅲ ３ Ｊ ， 以研究 大 鼠幼 崽性 格
是如何形成 的 以及其 中的机理 。 ２ ． １ 大鼠幼 崽早 期性 格形成 的 系列模拟 实验 养实验组成 。实验结果见表 １ 。
实验结果
大 鼠
模拟实验 由亲子抚 养 实验 、 交 叉抚 养实 验 和第三 方抚
这 种 基 因表 达 的 差 异 并 不 是 因 为 Ｄ Ｎ Ａ序列 的差异 ， 而
赫
” 觋 为 冷 静 ； “ 妈 的 幼 磊 别 交 由 “
低， 导致皮质醇受 体基 因的高水平 表达 ， 抑 制了应激 反 应的强度 ， 使大 鼠保持一个相对放松 、 安静 的状态 ３ Ｊ 。
在 大 鼠幼崽成 长 的早 期 ， 身体 的器 官组 织 中 的细
胞往往具有 很强 的可 塑性 ， 海 马 区皮质 醇受 体基 因修