表观遗传深入学习

表观遗传深入学习
谈到表观遗传，我们不得不来引入两个理论。

达尔文进化论：生物之间存在着生存争斗，适应者生存下来，不适者则被淘汰，这就是自然的选择。

生物正是通过遗传、变异和自然选择，从低级到高级，从简单到复杂，种类由少到多地进化着、发展着。

拉马克学说：拉马克学说著名原则：“用进废退”和“获得性遗传”。

前者指经常使用的器官就发达，不用会退化，比如长颈鹿的长脖子就是它经常吃高处的树叶的结果。

后者指后天获得的新性状有可能遗传下去，如脖子长的长颈鹿，其后代的脖子一般也长。

我们在高中时期，就被灌输以这样的概念，拉马克的这些学说是错误的，给以绝对的否定，但是如今我们思考某些问题的时候，却又不得不从新审视拉马克学说。

让我们思考这样的几个问题：遗传变异的概率？遗传变异的方向？环境在变异中是否起作用？人类大脑的进化是主动还是被动？什么决定了遗传系统？生理生化的改变能否影响遗传系统？对于变异的概率，我们知道是非常小的，对于遗传变异的方向，则是多方向性的。

环境对于表型的确有一定的影响。

那么将我们现在的人类的大脑与我们的祖先相比，我们的大脑可以说完全不同于我们的祖先了，那么这些差别能靠突变和变异实现吗？显然是不能的，因为突变的小概率，和不定向，不可能让我们的祖先在如此短的时间内（相对于地质的变化）形成现在我们这样的高智能人类。

这时就需要一种新的学说来解释这一现象。

后面的一个问题，遗传系统由什么决定？生理生化改变是否影响遗传系统？这些问题及大脑进化现象就是表观遗传学所要解决的。

表观遗传学过程的主要因素为DNA的甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA 调控。

DNA甲基化是由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。

5′胞嘧啶的甲基化修饰是一个动态可逆的过程, 该位点还存在去甲基化过程, DNA去甲基化酶对基因的表达也发挥重要作用。

DNA的甲基化对维持染色体的结构、X染色体的失活、基因印记和肿瘤的发生发展都起重要的作用。

组蛋白可以有很多修饰形式, 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。

形成组蛋白密码，共同调控基因的转录。

染色质重塑是指在能量驱动下核小体的置换或重新排列,它改变了核小体在基因启动子区的排列，使DNA超螺旋旋矩和旋相发生变化,使转录因子更易接近并结合核小体DNA,从而调控基因的转录过程。

非编码RNA存在很多种类，长链非编码RNA在基因簇以至于整个染色体水平发挥顺式调节作用。

短链RNA在基因组水平对基因表达进行调控,其可介导mRNA的降解,诱导染色质结构的改变,决定着细胞的分化命运,还对外源的核酸序列有降解作用以保护本身的基因组。

关于表观遗传学的研究，正如火如荼的进行着，例如逆转衰老，癌症的治疗，大脑的开发等等。

我相信未来对表观遗传中各种因子突变导致疾病的研究将有助阐明表观遗传的机制,特别是人类表观基因组计划的开展,将为人类疾病的治疗指引新方向,为设计新方案、研制新药提供科学依据。