表观遗传学 PPT
合集下载
表观遗传学教学课件
03
表观遗传学在生物医学中的应用
疾病的发生与发展
01
肿瘤发生
表观遗传学异常在肿瘤发生过程中发挥重要作用，如DNA甲基化异常
和组蛋白乙酰化异常等。这些异常可能导致基因表达异常，进而引发肿
瘤。
02
神经退行性疾病
表观遗传学在神经退行性疾病如阿尔茨海默病、帕金森病等的发生和发
展过程中也起着重要作用。这些疾病可能与DNA甲基化、组蛋白乙酰
伦wenku.baidu.com和社会问题
表观遗传学研究涉及人类基因信 息和遗传资源，需要关注伦理和 社会问题，制定相应的法律法规 和规范。
THANK YOU
感谢聆听
患者的预后情况。
04
表观遗传学研究方法
基因组学技术
基因组测序
通过全基因组测序技术，可以检测基因组中的变异和表观遗传修饰，了解基因表达的调 控机制。
甲基化测序
甲基化测序技术可以检测基因组中DNA甲基化的水平，研究甲基化与基因表达的关系。
生物信息学分析
数据挖掘
利用生物信息学方法对大规模基因组 数据进行挖掘，寻找表观遗传修饰与 基因表达之间的关联。
80%
药物研发
表观遗传学研究有助于发现新型 药物靶点，推动药物研发的创新 和进步。
表观遗传学面临的挑战与问题
技术难题
表观遗传学研究涉及多种复杂技 术，如高通量测序、染色质免疫 沉淀等，技术难度较大，需要专 业人员操作。
(2024年)遗传学表观遗传学PPT课件
2024/3/26
3
遗传学定义及研究领域
遗传学定义
研究生物遗传信息传递、表达和调控 的科学。
研究领域
包括基因结构、功能、表达调控，基 因突变、重组、进化，以及遗传与发 育、免疫、疾病等关系。
2024/3/26
4
遗传物质基础：DNA与RNA
DNA
脱氧核糖核酸，生物体主要遗传物质，由碱基、磷酸和脱氧 核糖组成。
遗传学表观遗传学 PPT课件
2024/3/26
1
contents
目录
2024/3/26
• 遗传学基本概念与原理 • 表观遗传学概述与核心思想 • DNA甲基化与去甲基化过程 • 组蛋白修饰与染色质重塑过程 • 非编码RNA在表观遗传学中角色 • 表观遗传学在医学领域应用前景
2
01
遗传学基本概念与原理
非编码RNA调控
非编码RNA在肿瘤中发挥着重要的调控作用，包括miRNA、lncRNA 等，它们可通过表观遗传学机制影响肿瘤的发生和发展。
2024/3/26
29
神经退行性疾病中表观遗传学机制探讨
DNA甲基化与神经退行 性疾病
DNA甲基化在神经退行性疾病中的研究日 益增多，其与疾病的发生和发展密切相关。
12
03
DNA甲基化与去甲基化过程
2024/3/26
13
DNA甲基化定义及功能
表观遗传学(共20张PPT)
• MeCP2含有一个甲基化DNA结合区，因此在细胞内可以特 异性地结合在甲基化的DNA上。除MBD外,MeCP 2还有一 个转录抑制功能区。推想,MeCP2的转录抑制机制是通过 MBD与甲基化DNA结合,使TRD有机会与转录复合物或转录 因子发生蛋白质与蛋白质间的相互作用,最终控制基因的表达。
• 实验证明, MeCP2还可以与组蛋白脱乙酰酶结合,彼此作用,修 饰染色质结构,控制转录活性。
♢在第二个例子中，细胞的遗传基本上是一致的，后天 的环境、食物、营养不同，对它造成了非常显著的表型 的差别。
这些由后天影响（环境、食物等） 而引起表现型发生变化的现象就属于 表观遗传学所研究的方向
• 表观遗传学是研究基因的核苷酸序列不发生改变的
情况下，基因表达的可遗传的变化的一门遗传学分支学 科。表观遗传的现象很多，已知的有：
• 最常见的DNA甲基化形式是将甲基加到胞嘧啶环的 5‘位置上，形成5’-甲基胞嘧啶。哺乳动物中大约有 5%的胞嘧啶被甲基化，而甲基化与否，基因的转录活 性相差了上百万倍。
• DNA甲基化的作用主要体现于抑制基因转录活性，而具 体的抑制机制还尚未明确
• MeCP1所结合的DNA序列常需要有10个以上的甲基化CpG, 这一蛋白广泛存在于许多组织。
当基因表达调控需要,甲基化的DNA可以发生去甲基化,那 么去甲基化区域是如何建立并得以维持呢?
◑如果一个DNA位点未曾被甲基化,识别这种非甲基化序列的
• 实验证明, MeCP2还可以与组蛋白脱乙酰酶结合,彼此作用,修 饰染色质结构,控制转录活性。
♢在第二个例子中，细胞的遗传基本上是一致的，后天 的环境、食物、营养不同，对它造成了非常显著的表型 的差别。
这些由后天影响（环境、食物等） 而引起表现型发生变化的现象就属于 表观遗传学所研究的方向
• 表观遗传学是研究基因的核苷酸序列不发生改变的
情况下，基因表达的可遗传的变化的一门遗传学分支学 科。表观遗传的现象很多，已知的有：
• 最常见的DNA甲基化形式是将甲基加到胞嘧啶环的 5‘位置上，形成5’-甲基胞嘧啶。哺乳动物中大约有 5%的胞嘧啶被甲基化，而甲基化与否，基因的转录活 性相差了上百万倍。
• DNA甲基化的作用主要体现于抑制基因转录活性，而具 体的抑制机制还尚未明确
• MeCP1所结合的DNA序列常需要有10个以上的甲基化CpG, 这一蛋白广泛存在于许多组织。
当基因表达调控需要,甲基化的DNA可以发生去甲基化,那 么去甲基化区域是如何建立并得以维持呢?
◑如果一个DNA位点未曾被甲基化,识别这种非甲基化序列的
表观遗传学(共49张PPT)
HAT促进基因的转录，松散的常染色质状态； HDAC抑制基因的转录，凝缩的异染色质状态。
17
• （二）组蛋白甲基化作用
• 发生在H3、H4的 Lys 和 Arg 残基上，精氨酸残基上存在 单甲基化、双甲基化；赖氨酸残基上的甲基化存在单甲基 化、双甲基化和三甲基化3种状态。
• 组蛋白甲基转移酶（histone methyltransferase，HMT） 赖氨酸特异性SET结构域HMT：H3K4;H3K9;H3K27;H4K20
DNA全新甲基化 DNA主动去甲基化 发生在H3、H4的 Lys 和 Arg 残基上，精氨酸残基上存在单甲基化、双甲基化；
在BWS患者，母源IGF2失去印记状态而表达，发生LOI，其结果是IGF2的表达量比正常多一倍 。 已经知道，其致病因素为与PWS几乎相同的染色体区域缺失。 组蛋白去甲基转移酶）。 在BWS患者，母源IGF2失去印记状态而表达，发生LOI，其结果是IGF2的表达量比正常多一倍 。
20
• 三、其他表观遗传过程
• （一）非编码RNA的表观遗传学
• 非编码RNA（non-protein-coding RNA,ncRNA)
• tRNA,rRNA;短链非编码RNA,长链非编码RNA。
• 短链RNA(又称小RNA)，小干涉RNA(short interfering RNA ,siRNA—双链) 和
17
• （二）组蛋白甲基化作用
• 发生在H3、H4的 Lys 和 Arg 残基上，精氨酸残基上存在 单甲基化、双甲基化；赖氨酸残基上的甲基化存在单甲基 化、双甲基化和三甲基化3种状态。
• 组蛋白甲基转移酶（histone methyltransferase，HMT） 赖氨酸特异性SET结构域HMT：H3K4;H3K9;H3K27;H4K20
DNA全新甲基化 DNA主动去甲基化 发生在H3、H4的 Lys 和 Arg 残基上，精氨酸残基上存在单甲基化、双甲基化；
在BWS患者，母源IGF2失去印记状态而表达，发生LOI，其结果是IGF2的表达量比正常多一倍 。 已经知道，其致病因素为与PWS几乎相同的染色体区域缺失。 组蛋白去甲基转移酶）。 在BWS患者，母源IGF2失去印记状态而表达，发生LOI，其结果是IGF2的表达量比正常多一倍 。
20
• 三、其他表观遗传过程
• （一）非编码RNA的表观遗传学
• 非编码RNA（non-protein-coding RNA,ncRNA)
• tRNA,rRNA;短链非编码RNA,长链非编码RNA。
• 短链RNA(又称小RNA)，小干涉RNA(short interfering RNA ,siRNA—双链) 和
表观遗传学(研究生课件)
02 表观遗传变异可影响神经元功能，导致神经退行性疾
病的发生。
表观遗传学与神经退行性疾病治疗
03
探索通过表观遗传调控来治疗神经退行性疾病的方法
。
表观遗传学与糖尿病
糖尿病的表观遗传学
研究糖尿病发生发展过程中表观遗传机制的 改变。
表观遗传学与胰岛素分泌
探讨表观遗传变异如何影响胰岛素分泌，导 致糖尿病的发生。
非编码RNA的作用
调控基因表达
非编码RNA通过与mRNA结合，影响基因的表达水平，从而调控 生物体的生长发育和疾病发生。
参与DNA甲基化
一些非编码RNA可以与DNA甲基化酶相互作用，影响DNA甲基化 水平，进而影响基因的表达。
参与染色质重塑
非编码RNA可以与染色质重塑复合物相互作用，影响染色质的结 构和基因的表达。
04
非编码RNA
非编码RNA的分类
按照功能分类
分为管家非编码RNA和功能非编码RNA。 管家非编码RNA在各种生理状态下表达， 而功能非编码RNA在特定生理状态下表达。
按长度分类
分为小非编码RNA和长非编码RNA。小非 编码RNA通常指microRNA，长度在21-23 个核苷酸之间，而长非编码RNA长度大于 200个核苷酸。
表观遗传学与糖尿病治疗
探索通过表观遗传调控来治疗糖尿病的方法。
表观遗传学与其他疾病
病的发生。
表观遗传学与神经退行性疾病治疗
03
探索通过表观遗传调控来治疗神经退行性疾病的方法
。
表观遗传学与糖尿病
糖尿病的表观遗传学
研究糖尿病发生发展过程中表观遗传机制的 改变。
表观遗传学与胰岛素分泌
探讨表观遗传变异如何影响胰岛素分泌，导 致糖尿病的发生。
非编码RNA的作用
调控基因表达
非编码RNA通过与mRNA结合，影响基因的表达水平，从而调控 生物体的生长发育和疾病发生。
参与DNA甲基化
一些非编码RNA可以与DNA甲基化酶相互作用，影响DNA甲基化 水平，进而影响基因的表达。
参与染色质重塑
非编码RNA可以与染色质重塑复合物相互作用，影响染色质的结 构和基因的表达。
04
非编码RNA
非编码RNA的分类
按照功能分类
分为管家非编码RNA和功能非编码RNA。 管家非编码RNA在各种生理状态下表达， 而功能非编码RNA在特定生理状态下表达。
按长度分类
分为小非编码RNA和长非编码RNA。小非 编码RNA通常指microRNA，长度在21-23 个核苷酸之间，而长非编码RNA长度大于 200个核苷酸。
表观遗传学与糖尿病治疗
探索通过表观遗传调控来治疗糖尿病的方法。
表观遗传学与其他疾病
《表观遗传学》PPT课件
❖ 在人类癌症中，大约有25%的p53基因低的突变发生在 CpG岛。在癌细胞中，有大量的基因组发生了甲基化，尤 其在那些包含重复元件的正常的超甲基化并沉默的区域也 发生了彻底的去甲基化。
14
相互作用模型
❖ MeCP（甲基化CpG结合蛋白）募集HDAC（组蛋白 去乙酰化酶）→组蛋白尾端去乙酰化→使组蛋白 尾端适合作为甲基化的底物
2021/4/23
南京农业大学 生命科学学院 生物化学与分子生物学系
15
组蛋白乙酰化
❖ 多发生于核心组蛋白N端碱性氨基酸集中区的特定 赖氨酸残基，以中和掉一个正电荷，减弱DNA与 组蛋白的相互作用。
❖ 复制过程中，组蛋白更易与新核结合。 ❖ 转录过程中，核心组蛋白从DNA分离出来，并加
速转录中所需蛋白与相应位点结合。
2021/4/23
南京农业大学 生命科学学院 生物化学与分子生物学系
16
组蛋白低乙酰化促进DNA甲基化
❖ 脊椎动物中，含甲基化DNA结合结构域的蛋白， 如MeCP2或MBD（DNA甲基化结合蛋白）可作为 接头分子将甲基化胞嘧啶连接到组蛋白去乙酰化 复合物上。
2021/4/23
南京农业大学 生命科学学院 生物化学与分子生物学系
11
组蛋白甲基化
❖多发生于H3、H4的赖氨酸和精氨酸残基上 如：H3K4甲基化，活化基因转录
H3K9甲基化，导致异染色质沉默及常染色质 区基因阻遏 果蝇：SUV39特异地甲基化H3K9，导致HP1的染色质 结构域与甲基化的H3K9结合，从而导致异染色质 沉默。
14
相互作用模型
❖ MeCP（甲基化CpG结合蛋白）募集HDAC（组蛋白 去乙酰化酶）→组蛋白尾端去乙酰化→使组蛋白 尾端适合作为甲基化的底物
2021/4/23
南京农业大学 生命科学学院 生物化学与分子生物学系
15
组蛋白乙酰化
❖ 多发生于核心组蛋白N端碱性氨基酸集中区的特定 赖氨酸残基，以中和掉一个正电荷，减弱DNA与 组蛋白的相互作用。
❖ 复制过程中，组蛋白更易与新核结合。 ❖ 转录过程中，核心组蛋白从DNA分离出来，并加
速转录中所需蛋白与相应位点结合。
2021/4/23
南京农业大学 生命科学学院 生物化学与分子生物学系
16
组蛋白低乙酰化促进DNA甲基化
❖ 脊椎动物中，含甲基化DNA结合结构域的蛋白， 如MeCP2或MBD（DNA甲基化结合蛋白）可作为 接头分子将甲基化胞嘧啶连接到组蛋白去乙酰化 复合物上。
2021/4/23
南京农业大学 生命科学学院 生物化学与分子生物学系
11
组蛋白甲基化
❖多发生于H3、H4的赖氨酸和精氨酸残基上 如：H3K4甲基化，活化基因转录
H3K9甲基化，导致异染色质沉默及常染色质 区基因阻遏 果蝇：SUV39特异地甲基化H3K9，导致HP1的染色质 结构域与甲基化的H3K9结合，从而导致异染色质 沉默。
2024年表观遗传学课件
表观遗传学课件
一、引言
表观遗传学是研究基因表达调控机制的一门学科，它涉及到基因序列不发生变化，但基因表达却发生了可遗传的改变。这种调控机制对于生物体的生长发育、细胞分化、疾病发生等过程具有重要作用。本文将对表观遗传学的基本概念、调控机制及其在疾病中的应用进行详细阐述。
二、表观遗传学的基本概念
1.基因表达调控：基因表达调控是指生物体通过一系列机制，控制基因在特定时间和空间的表达水平。基因表达调控是生物体生长发育、细胞分化、环境适应等生命现象的基础。
2.表观遗传修饰：表观遗传修饰是指在基因的DNA序列不发生改变的情况下，通过DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑等机制调控基因表达的过程。
3.表观遗传学的研究内容：表观遗传学主要研究基因表达调控的分子机制，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、非编码RNA调控等。
三、表观遗传学的调控机制
1.DNA甲基化：DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶的催化下，将甲基基团转移至DNA分子的过程。DNA甲基化通常发生在基因的启动子区域，抑制基因表达。
2.组蛋白修饰：组蛋白修饰是指在组蛋白分子上发生的一系列化学修饰，如乙酰化、磷酸化、甲基化等。这些修饰可以改变组蛋白与DNA的结合状态，从而调控基因表达。
3.染色质重塑：染色质重塑是指染色质结构发生变化，使基因的表达状态发生改变的过程。染色质重塑可以通过改变核小体结构、DNA甲基化、组蛋白修饰等方式实现。
4.非编码RNA调控：非编码RNA是指不具有编码蛋白质功能的RNA分子，包括miRNA、lncRNA、circRNA等。这些RNA分子可以通过与mRNA结合、调控转录因子活性等方式调控基因表达。
表观遗传学课件教学课件
RNA结合蛋白分析技术
通过检测非编码RNA与RNA结合蛋白的相互作用，了解其在细胞 内的功能和调控机制。
其他表观遗传学研究技术
染色质构象捕获技术
利用高通量测序技术对染色质构象进行捕获和分析，揭示表观遗传 信息在三维空间中的分布和调控机制。
单细胞测序技术
通过单细胞测序技术对单个细胞的表观遗传信息进行检测和分析， 揭示细胞间的异质性和表观遗传信息的动态变化。
其他疾病与表观遗传学
Baidu Nhomakorabea心血管疾病与表观遗传学
DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等表观遗传修饰异常均可 参与心血管疾病的发生和发展。
代谢性疾病与表观遗传学
表观遗传修饰异常可影响代谢相关基因的表达和代谢途径的调控， 进而参与代谢性疾病的发生和发展。
精神疾病与表观遗传学
DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等表观遗传修饰异常均可 参与精神疾病的发生和发展，如抑郁症、精神分裂症等。
03 表观遗传学与人 类疾病
肿瘤与表观遗传学关系
DNA甲基化与肿瘤
DNA甲基化异常是肿瘤发生发展的重 要机制之一，可导致基因表达异常和 细胞恶性转化。
非编码RNA与肿瘤
非编码RNA可通过调控基因表达和表 观遗传修饰等方式参与肿瘤的发生和 发展。
组蛋白修饰与肿瘤
组蛋白修饰异常可影响染色质结构和 基因表达，进而参与肿瘤的发生和发 展。
通过检测非编码RNA与RNA结合蛋白的相互作用，了解其在细胞 内的功能和调控机制。
其他表观遗传学研究技术
染色质构象捕获技术
利用高通量测序技术对染色质构象进行捕获和分析，揭示表观遗传 信息在三维空间中的分布和调控机制。
单细胞测序技术
通过单细胞测序技术对单个细胞的表观遗传信息进行检测和分析， 揭示细胞间的异质性和表观遗传信息的动态变化。
其他疾病与表观遗传学
Baidu Nhomakorabea心血管疾病与表观遗传学
DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等表观遗传修饰异常均可 参与心血管疾病的发生和发展。
代谢性疾病与表观遗传学
表观遗传修饰异常可影响代谢相关基因的表达和代谢途径的调控， 进而参与代谢性疾病的发生和发展。
精神疾病与表观遗传学
DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等表观遗传修饰异常均可 参与精神疾病的发生和发展，如抑郁症、精神分裂症等。
03 表观遗传学与人 类疾病
肿瘤与表观遗传学关系
DNA甲基化与肿瘤
DNA甲基化异常是肿瘤发生发展的重 要机制之一，可导致基因表达异常和 细胞恶性转化。
非编码RNA与肿瘤
非编码RNA可通过调控基因表达和表 观遗传修饰等方式参与肿瘤的发生和 发展。
组蛋白修饰与肿瘤
组蛋白修饰异常可影响染色质结构和 基因表达，进而参与肿瘤的发生和发 展。
表观遗传学(研究生课件)
一、表观遗传学的基本概念
表观遗传学（Epigenetics）一词最早由英国生物学家康韦·里德（ConradWaddington）于1942年提出，意为“基因表达调控的研究”。表观遗传学关注的是基因表达的可遗传变化，这种变化不涉及DNA序列的改变，而是通过染色质重塑、DNA甲基化、组蛋白修饰等机制实现。
二、表观遗传学的调控机制
1.染色质重塑：染色质重塑是指染色质结构发生变化，使DNA 暴露或隐藏于核小体中，从而影响基因表达。染色质重塑主要通过ATP依赖的染色质重塑复合体实现。
2.DNA甲基化：DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶的作用下，将甲基基团转移至DNA上的过程。DNA甲基化通常发生在CpG岛上，高甲基化状态往往与基因沉默相关，而低甲基化状态与基因活化相关。
3.组蛋白修饰：组蛋白修饰是指组蛋白上的氨基酸残基发生甲基化、乙酰化、磷酸化等修饰。这些修饰可以改变组蛋白与DNA的相互作用，进而影响基因表达。
4.非编码RNA：非编码RNA包括微小RNA（miRNA）、长链非编码RNA（lncRNA）等，它们在基因表达调控中发挥重要作用。例如，miRNA可以通过与目标mRNA结合，抑制其翻译过程。
三、表观遗传学与疾病
表观遗传学异常与多种疾病的发生密切相关。例如，肿瘤的发生往往伴随着表观遗传学调控机制的紊乱，如DNA甲基化异常、组蛋白修饰异常等。表观遗传学还与心血管疾病、神经系统疾病、代谢性疾病等密切相关。
四、表观遗传学的应用
1.肿瘤诊断与治疗：表观遗传学在肿瘤诊断和治疗方面具有重要应用价值。例如，通过检测肿瘤相关基因的DNA甲基化状态，可以早期发现肿瘤；同时，针对表观遗传学调控机制的药物研发，为肿瘤治疗提供了新策略。
表观遗传学概论课件
位点和修饰程度等。
03
蛋白质芯片技术
将特异性抗体或修饰的组蛋白固定在芯片上，通过与样品中的组蛋白相
互作用，检测组蛋白修饰的存在和丰度。
非编码RNA研究方法
非编码RNA测序技术
利用高通量测序技术对非编码RNA进行全基因组范围内的鉴定和定量分析。
非编码RNA功能研究技术
包括基因敲除、过表达、RNA干扰等方法，研究非编码RNA在生物过程中的功能和作用 机制。
脂肪代谢异常
表观遗传变异调控脂肪细胞分化和脂质代谢相 关基因表达，引发脂肪代谢异常。
糖尿病及其并发症
表观遗传变异在糖尿病及其并发症的发生发展中发挥重要作用。
其他类型疾病与表观遗传变异关系
自身免疫性疾病
表观遗传变异影响免疫细胞分化和功能，导 致自身免疫性疾病。
心血管疾病
表观遗传变异与高血压、动脉粥样硬化等心 血管疾病的发生发展有关。
染色质重塑因子研究技术
包括基因敲除、突变体分析等方法，研究染色质重塑因子在染色质 结构和基因表达调控中的作用和机制。
05
表观遗传学在医学领域应 用前景
肿瘤诊断、治疗和预防中表观遗传学应用
肿瘤标志物检测
通过检测DNA甲基化、组蛋白修饰等 表观遗传学改变，有助于发现早期肿瘤
或预测肿瘤发生风险。
肿瘤治疗靶点
骨骼系统疾病
表观遗传变异影响骨细胞分化和骨代谢相关 基因表达，引发骨骼系统疾病。
表观遗传学(研究生课件)
2024/1/27
15
植物生长发育过程中的表观遗传调控
2024/1/27
春化作用
01
植物通过感知环境温度变化，利用表观遗传机制调控开花时间
。
光周期现象
02
植物通过感知光周期变化，利用表观遗传机制调控生长和发育
。
植物激素信号转导
03
植物激素通过表观遗传机制调控基因表达，从而影响植物的生
长发育。
16
动物生殖发育过程中的表观遗传调控
THANKS
感谢观看
REPORTING
2024/1/27
26
2024/1/27
突触可塑性
突触可塑性是学习和记忆 的基础，表观遗传机制参 与调控突触可塑性的相关 基因表达。
神经退行性疾病
表观遗传机制在神经退行 性疾病（如阿尔茨海默病 ）的发生和发展中起重要 作用。
18
PART 05
表观遗传学在医学领域的 应用
REPORTING
2024/1/27
19
肿瘤发生发展过程中的表观遗传调控
表观遗传学(研究生课 件)
REPORTING
பைடு நூலகம்
2024/1/27
1
2024/1/27
• 表观遗传学概述 • 表观遗传现象及其机制 • 表观遗传学研究方法与技术 • 表观遗传学在生物学领域的应用 • 表观遗传学在医学领域的应用 • 表观遗传学前沿研究及未来展望
表观遗传PPT课件
表观遗传的调控功能
X染色体失活的调控机制
Xce (X-chromosome controlling element)基因主要影响X 染色体随机失活的选择，当Xce处于纯合状态时，在体细 胞中的X染色体的失活是完全随机的；而在杂合态时，失 活就不是完全随机的。
Tsix基因能抑制Xist的表达，因此在活性X染色体上高表 达。Tsix和Xist基因表达水平的平衡决定了失活X染色体 的选择。为了启动X染色体失活，Xist必须超越Tsix表达 的阈值。
DNMTs-- DNA 甲基化 转移酶 (DNA methyltransferase)
(5-mC)
SAM--S 腺苷甲硫氨酸 (S-adenosylmethionine) 为甲基供体
DNA甲基化模式在DNA 复制中的维持机制是表 观遗传学的重要基础。
DNA特定碱基的结构修饰——甲基化
结构基因中，5’端CpG岛中的5-mC会 阻碍转录因子复合体与DNA结合，因 此DNA甲基化一般与基因沉默相关；
表观遗传
OUTLINE
表观遗传的概念 表观遗传的修饰机制: DNA甲基化; 组蛋
白修饰; 非编码RNA干扰（三重开关） 表观遗传的调控功能: 基因组印迹; X染色
体失活; 基因表达的重新编程 表观遗传与疾病: 脆性X染色体综合征
为什么？
同卵双生姐妹为何在长像或性格上存在 差异？
表观遗传学课件(2024)
非编码RNA的作用：通 过与靶mRNA结合，抑 制其翻译或促进其降解 ，从而调控基因的表达 ；参与染色质重塑和组 蛋白修饰等过程，影响 基因的表达和调控。
microRNA的调控机制 ：通过与靶mRNA的 3’UTR区域结合，抑制 其翻译或促进其降解。
siRNA的调控机制：通 过与靶mRNA完全互补 结合，引导RISC复合物 降解靶mRNA。
表观遗传与神经退行性疾病
研究表观遗传修饰在阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病中 的作用，为疾病治疗提供新思路。
表观遗传与脑功能
探讨表观遗传修饰如何影响学习、记忆等脑功能，以及表观遗传在 精神疾病中的作用。
免疫学中的表观遗传现象
表观遗传在免疫细胞分化中的作用
01
通过调控免疫细胞的表观遗传状态，影响其分化和功
lncRNA的调控机制：通 过与蛋白质结合形成复 合物，影响蛋白质的功 能和定位；作为分子支 架，参与染色质重塑和 组蛋白修饰等过程。
03 表观遗传与基因表达调控
基因印记与X染色体失活
基因印记
一种表观遗传现象，通过亲本来源的特定基因表达模式影响后代性状。涉及 DNA甲基化、组蛋白修饰等机制。
X染色体失活
胚胎发育过程中，表观遗传修饰参与调控基因表达 的时空特异性，确保胚胎正常发育。
表观遗传与细胞重编程
通过改变细胞的表观遗传状态，实现细胞类 型的转换，如诱导多能干细胞（iPSC）的产 生。
表观遗传学(共14张PPT)
与转录复合物相互作用。因此，组蛋白是重要的染色体 结构维持单元和基因表达的负控制因子。
第六页，共14页。
二、组蛋白修饰
活化修饰：乙酰化，赖氨酸甲基化，丝氨酸磷酸化(Ac-K9,4H3/Me3-K4H3/P-S10H3)
抑制修饰：赖氨酸甲基化(Me3-K9K3)
第七页，共14页。
Байду номын сангаас 二、组蛋白修饰
❖ 组蛋白修饰种类 乙酰化-- 一般与活化的染色质构型相关联，乙酰化 修饰大多发生在H3、H4的 Lys 残基上。
表观遗传学
第一页，共14页。
优选表观遗传学
第二页，共14页。
一、DNA甲基化
DNA甲基化(DNA methylation)是研究得
最清楚、也是最重要的表观遗传修饰形式，主要是
基因组DNA上的胞嘧啶第5位碳原子和甲基间的共 价结合，在空间上阻碍转录因子复合物与DNA的 结合。 ▪ DNA甲基化一般与基因沉默相关联；
(chromatinimmunoprecip itationassay, CHIP）是目
第八页，共14页。
三、染色质重塑
染色质修饰与重塑（共价修饰型与ATP依赖型）
第九页，共14页。
ATP依赖的染色质重构机制
三、染色质重塑
（A）结合 （B）松链 （C）重塑
重塑 复合物
+ ATP
第六页，共14页。
二、组蛋白修饰
活化修饰：乙酰化，赖氨酸甲基化，丝氨酸磷酸化(Ac-K9,4H3/Me3-K4H3/P-S10H3)
抑制修饰：赖氨酸甲基化(Me3-K9K3)
第七页，共14页。
Байду номын сангаас 二、组蛋白修饰
❖ 组蛋白修饰种类 乙酰化-- 一般与活化的染色质构型相关联，乙酰化 修饰大多发生在H3、H4的 Lys 残基上。
表观遗传学
第一页，共14页。
优选表观遗传学
第二页，共14页。
一、DNA甲基化
DNA甲基化(DNA methylation)是研究得
最清楚、也是最重要的表观遗传修饰形式，主要是
基因组DNA上的胞嘧啶第5位碳原子和甲基间的共 价结合，在空间上阻碍转录因子复合物与DNA的 结合。 ▪ DNA甲基化一般与基因沉默相关联；
(chromatinimmunoprecip itationassay, CHIP）是目
第八页，共14页。
三、染色质重塑
染色质修饰与重塑（共价修饰型与ATP依赖型）
第九页，共14页。
ATP依赖的染色质重构机制
三、染色质重塑
（A）结合 （B）松链 （C）重塑
重塑 复合物
+ ATP
相关主题
- 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)。
二、组蛋白修饰
活化修饰：乙酰化，赖氨酸甲基化，丝氨酸磷酸化(Ac-K9,4H3/Me3-K4H3/P-S10H3) 抑制修饰：赖氨酸甲基化(Me3-K9K3)
二、组蛋白修饰
❖ 组蛋白修饰种类 乙酰化-- 一般与活化的染色质构型相关联，乙酰 化修饰大多发生在H3、H4的 Lys 残基上。 甲基化-- 发生在H3、H4的 Lys 和 Asp 残基上， 可以与基因抑制有关，也可以与基因的激活相关， 这往往取决于被修饰的位置和程度。 磷酸化-- 发生与 Ser 残基，一般与基因活化相关 泛素化-- 一般是C端Lys修饰，启动基因表达。 SUMO（一种类泛素蛋白）化-- 可稳定异染色质 。 其他修饰
三、测序
二、组蛋白修饰
二、组蛋白修饰
❖ 组蛋白修饰是表观遗传研究的重要内容。
❖ 组蛋白的N端是不稳定的、无一定组织的亚单位，其延 伸至核小体以外，会受到不同的化学修饰，这种修饰 往往与基因的表达调控密切相关。
❖ 被组蛋白覆盖的基因如果要表达，首先要改变组蛋白 的修饰状态，使其与DNA的结合由紧变松，这样靶基 因才能与转录复合物相互作用。因此，组蛋白是重要 的染色体结构维持单元和基因表达的负控制因子。
前唯一研究体内DNA与蛋白 质相 互作用的方法。ChIP不 仅可以检测体内反式因子与 DNA的动态作用，还可以用 来研究组蛋白的各种共价修饰 与基因表达的关系。
wenku.baidu.com
应用：
二、原理
❖ 检测目标基因活性
在保持组蛋白和DNA联合的同时 ，染色质被切成很小的片断， 通过运用对应于一个特定组蛋 白标记的生物抗体，将目标片 段（组蛋白发生特异标记的片 段）沉淀下来。从而检测那些 基因的组蛋白发生了修饰。
八聚体转移
八聚体滑动
四、RNA调控
❖ RNA干扰（RNAi）作用是生物体内的一种通过双 链RNA分子在mRNA水平上诱导特异性序列基因 沉默的过程。
❖ 由于RNAi发生在转录后水平，所以又称为转录后 基因沉默（post-transcriptional gene silencing, PTGS ）。
三、染色质重塑
染色质修饰与重塑（共价修饰型与ATP依赖型）
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
制 依 赖 的 染 色 质 重 构 机
ATP
三、染色质重塑
（A）结合 （B）松链
（C）重塑
重塑 复合物
+ ATP
染色质重塑复合物依 靠水解ATP提供能量 来完成染色质结构的 改变，根据水解ATP 的亚基不同，可将复 合物分为SWI/SNF 复合物、ISW复合物 等，这些复合物及相 关蛋白均与转录激活 和抑制、DNA甲基化、 DNA修复及细胞周期 相关。
表观遗传学
一、DNA甲基化
DNA甲基化(DNA methylation)是研
究得最清楚、也是最重要的表观遗传修饰形式， 主要是基因组DNA上的胞嘧啶第5位碳原子和甲 基间的共价结合，在空间上阻碍转录因子复合物 与DNA的结合。 DNA甲基化一般与基因沉默相关联； 非甲基化一般与基因活化相关联； 而去甲基化往往与一个沉默基因的重新激活相
关联。
二、组蛋白修饰
组蛋白（histones）真核
生物体细胞染色质中的碱性蛋白 质， 根 据 氨基酸成分和分子量不 同，主要分成5类H1、H2A、H2B、 H3、H4，由4种组蛋白H2A、H2B、 H3和H4，每一种组蛋白各二个分 子，形成一个组蛋白八聚体，约 200bp的DNA分子盘绕在组蛋白八 聚体构成的核心结构外面，形成 了一个核小体。连接相邻2个核小 体的DNA分子上结合了另一种组蛋 白H1染色质就是由一连串的核小 体所组成。
❖ RNA干扰是一种重要而普遍表观遗传的现象。
五、其他表观遗传机制
❖ 除DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、和 RNA调控以外，还有遗传印迹、X染色体失活、 等。
❖ 遗传印迹、X染色体失活的本质仍为DNA甲基化 、组蛋白修饰、染色质重塑。
一、概述
❖ 染色质免疫沉淀技术
(chromatinimmunoprecip itationassay, CHIP）是目