甲基化表观遗传学PPT

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表观遗传学(研究生课件)

染色质重塑的研究方法
• 研究染色质重塑的方法包括遗传学方法、生物化学方法以及显微镜技术等。遗传学方法包括基因敲除和转基因技术等，可以用于研究染色质重塑酶和组蛋白修饰酶的功能。生物化学方法包括蛋白质纯化和结晶化技术、质谱分析和代谢组学技术等，可以用于研究染色质重塑酶和组蛋白修饰酶的相互作用和生物化学性质。显微镜技术则可以用于观察染色质结构和动态变化。
基因组学方法
通过基因组学技术，研究非编码RNA的基因组位置、序列和结构等信息。
转录组学方法
通过转录组学技术，研究非编码RNA的表达水平和转录本信息。
蛋白质组学方法
通过蛋白质组学技术，研究非编码RNA对蛋白质表达和功能的影响。
05
表观遗传学与疾病
表观遗传学与肿瘤
肿瘤表观遗传学
研究肿瘤发生发展过程中表观遗传机制的改变，包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等。
表观遗传学的研究内容
总结词
表观遗传学的研究内容包括表观遗传修饰的机制、表观遗传与疾病的关系以及表观遗传修饰的干预策略。
详细描述
表观遗传学研究DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA调控等机制，探讨这些修饰如何影响基因表达和细胞功能。同时，研究表观遗传学与各种疾病的关系，包括癌症、神经退行性疾病和代谢性疾病等。此外，还研究如何通过干预表观遗传修饰来治疗疾病。
表观遗传学的重要性
总结词
表观遗传学在理解生物学过程、疾病机制和治疗策略方面具有重要意义。
详细描述ห้องสมุดไป่ตู้
表观遗传学在理解细胞分化、胚胎发育和衰老等生物学过程中发挥关键作用。同时，表观遗传学与许多疾病的发生和发展密切相关，为疾病的诊断和治疗提供了新的视角。此外，表观遗传修饰的可逆性为疾病治疗提供了潜在的干预策略，有助于开发新的治疗方法和药物。

表观遗传学简述ppt课件.pptx

总结
表观遗传学信息提供了何时、何地、以何种方式去执行DNA遗传信息的指令，它通过有丝分裂和减数分裂将遗传信息从上一代传递给下一代。
决定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,这4个因素的相互关系以及它们如何共同来调节染色质结构还有待进一步研究。
甲基转移作用通常发生在 5′-胞嘧啶位置上, 具有调节基因表达和保护DNA该位点不受特定限制酶降解的作用。
2、组蛋白修饰
组蛋白是真核生物染色体的基本结构蛋白,是一类小分子碱性蛋白质,有5种类型:H1、H2A、H2B、H3、 H4,它们富含带正电荷的碱性氨基酸,能够同DN中带负电荷的磷酸基团相互作用。
小组成员及分工
谢吕欣：表观遗传学最新研究进展资料查找陈绪：表观遗传学作用机制资料查找、PPT报告庞锡泉：表观遗传学前沿方向资料查找金丽菁：PPT制作、文献资料汇总整理
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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,增加了基础转录装置和启动子的可接近性。染色质重塑主要包括2 种类型:
依赖共价结合反应的化学修
饰
利用ATP水解所产生的能量使核小体结构发生如下4种突变：(1)核小体在 DNA上的滑动；（2）DNA和核小体的解离；（3）将组蛋白八聚体从染色质上去除；（4）组蛋白变异体和经典组蛋白间的置换
表观遗传学的前沿研究与进展
1.非编码RNA的进展
随着复杂性的增加，非蛋白质编码序列日益成为多细胞生物的基因组的主导者，其相反与蛋白质编码基因，相当的稳定。它能够在大多数哺乳动物基因组，甚至所有真核生物细胞和组织中表达，越来越多的证据表明，非编码ＲＮＡ的表达涉及到基因表达的调控。

《表观遗传学》PPT课件

❖ 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
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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。
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X染色体失活
❖ 失活X染色体即为巴氏小体。 ❖ 失活X染色体特点：
组蛋白H4不被乙酰化 CpG岛的高度甲基化
巴氏小体
2021/年4/42月3 23日
南京农业大学生命科学学院生物化学与分子生物学系
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表观遗传学的意义
❖ 表观遗传学已成为生命科学中普遍关注的前沿，在功能基因组时代尤其如此。它是生命科学中一个普遍而又十分重要的新的研究领域。它不仅对基因表达、调控、遗传有重要作用，而且在肿瘤、免疫等许多疾病的发生和防治中亦具有十分重要的意义。
白修饰、染色质重塑。
❖ 基因组印迹特点：
基因组印迹依靠单亲传递某种性状的遗传信息，被印迹的基因会随着其来自父源或母源而表现不同，即源自双亲的两个等位基因中一个不表达或表达很弱。
不遵循孟德尔定律，是一种典型的非孟德尔遗传，正反交结果不同。
❖ 基因组印迹的机制:
配子在形成过程中，DNA产生的甲基化、核组蛋白产生的乙酰化、磷酸化和泛素化等修饰，使基因的表达模式发生了改变。
2021/年4/42月3 23日
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基因组印迹
❖ 由正反交实验可以看出：
印迹基因的正反交结果不一致、不符合孟德尔定律。

表观遗传学-DNA甲基化59页PPT

招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
表观遗传学-DNA甲基化
51、没有哪个社会可以制订一部永远适用的宪法，甚至一条永远适用的法律。 ——杰斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样一种的网，触犯法律的人，小的可以穿网而过，大的可以破网而出，只有中等的才会坠入网中。 ——申斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大夏，庇护着我们大家；它的每一块砖石都垒在另一块砖石上。 ——高尔斯华绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！

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。

2.农业育种：表观遗传学在农业育种领域也具有广泛应用。

通过改变植物表观遗传状态，可以提高作物产量、抗病性和适应环境能力。

3.神经科学与心理学：表观遗传学研究为揭示神经系统疾病和心理学问题的发生机制提供了新视角。

第十一章-表观遗传学PPT课件

二、基因组印迹(genomic imprinting)
概念：依赖于父、母源性的等位基因的差异性表达，即父亲和母亲的基因组在个体发育中有着不同的影响，这种现象称基因组印迹。
两个亲本的等位基因差异性甲基化是基因组印迹现象的基础。
疾病的基础： 15q11-13 微缺失
Prader-Willi syndrome, PWS（父源）：肥胖、矮小, 中度智力低下
2. 表遗传（epigenetic）信息
，提供何时、何地、如何应
用遗传学信息的指令，保证
基因适时启闭
One genome--------multiple epigenome
-
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一、表观遗传修饰
表达模式的信息标记： DNA特定碱基的修饰：胞嘧啶的甲基化；染色质构型重塑：如，组蛋白的乙酰化、甲基化
果蝇中的杂色（眼）位置效应（positioneffect variegation）：野生红眼基因W+（显性）突变白眼基因w（隐性）
基因定位于X染色体长臂末端
W+
“W+/W+”和“W+/w”均表现正常红眼意外情况： W+异位至着丝粒附近（异染
色质区）， “W+/w”杂合体表现为花斑眼（杂色），即：部分细胞正常红色，部分少量红色，部分白色。
设计实验拟解决：“RNA 干扰”是否与转入的RNA 结构有关。
-
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意外发现：导入双链RNA的产生功能干扰的有效性远高于导入单链RNA, sense or antisense RNA导入均如此。
仅需少数分子即可产生干扰效应，提示酶促反应或分子扩增的存在。
-
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上述现象提示： 1. 存在超越简单反义RNA作用的机理。 2. RNA靶向的作用也不能排除。 3. 同时可能存在RNA与染色质的直接作用，影响RNA的转录。

《表观遗传学》PPT课件

发展高通量表观遗传学检测技术
研发高通量、高灵敏度的表观遗传学检测技术，提高检测效率和准确性。
推动表观遗传学在临床应用中的转化
加强表观遗传学与临床医学的交叉融合，推动表观遗传学研究成果在临床应用中的转化。
关注表观遗传学的伦理和社会问题
在推动表观遗传学发展的同时，关注相关的伦理和社会问题，确保技术的合理应用和社会责任。
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神经系统发育与表观遗传
表观遗传调控在神经系统发育过程中发挥关键作用，影响神经细胞的分化和功能。
代谢性疾病与表观遗传关联
肥胖与表观遗传
肥胖的发生和发展与DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传调控密切相关。
糖尿病与表观遗传
糖尿病及其并发症的发病机制涉及多种表观遗传调控异常。
心血管疾病与表观遗传
揭示生物多样性的本质
生物多样性的形成不仅与基因序列的变异有关，还与基因表达的调控密切相关。
解析复杂疾病的发生机制
许多复杂疾病如癌症、神经退行性疾病等的发生与表观遗传调控异常密切相关。
指导个体化医疗和精准治疗
通过解析患者的表观遗传特征，可以为个体化医疗和精准治疗提供指导。
推动生物技术的发展
表观遗传学的研究为基因编辑、细胞重编程等生物技术的发展提供了新的思路和方法。
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亚硫酸氢盐测序PCR
结合重亚硫酸盐处理和PCR技术，对特定区域的 DNA甲基化进行高灵敏度检测。
组蛋白修饰检测技术
染色质免疫沉淀技术
利用特异性抗体与组蛋白修饰结合，通过沉淀和洗脱步骤富集特定修饰的组蛋白，进而研究其功能。
质谱分析技术
通过质谱仪对组蛋白修饰进行定性和定量分析，揭示修饰的种类和程度。
《表观遗传学》PPT 课件

《解读DNA甲基化》幻灯片

中国测序论坛
影响DNA甲基化的因素
1、DNA甲基转移酶（DNMT）
2、组蛋白甲基化 3、RNA干扰
中国测序论坛
1、DNA甲基转移酶〔DNMT〕
• DNA甲基化是由DNMT催化完成的，哺乳动物细胞中有活性的 DNMT有3种，他们是DNMT1、DNMT3a和DNMT3b。
• 甲基化形式的遗传是通过维持型甲基化酶DNMT1；甲基化形式的改变那么是通过重新甲基化酶DNMT3a和DNMT3b，两类酶确保了在生命过程中既相对稳定又可适时调节的表观遗传学遗传，在胚胎发育中起重要作用。
中国测序论坛
5、DNA甲基化与肿瘤
• 肿瘤细胞的特征：
癌基因低甲基化 ——被激活；
抑癌基因高甲基化 ——被沉默
肿瘤中普遍存在DNA甲基化状态的改变，其特点是总体的甲基化水平降低与局部的甲基化水平升高。
•
低甲基化可诱导原癌基因和转座子成分活化，基因印迹缺失以
及染色体不稳定性增加，最终诱发肿瘤
•
在整体低甲基化的水平下，某些抑癌基因发生高甲基化，导致
a) 研究证明细菌DNA复制起始与DNA甲基化以及 DNA与细菌质膜的相互作用有关。DNA便甲基化作为一种标签决定了复制起始点与细胞膜的结合，控制了复制起始，使得DNA复制与细胞分裂保持一致。
b) DNA错配修复〔mismatch repair〕作为细胞增殖过程中纠正DNA复制错误的重要手段，对保证 DNA复制的忠实性与基因组的稳定性起重要作用。复制后双链DNA在短期内〔数分钟〕保持半甲基化状态，错配修复系统从而能够区分“旧链〞与“新链’〞，为校正新链中掺入的错误碱基提供了理想
• DNMT1和DNMT3b共同维持DNA甲基化和基因沉默。

表观遗传学(共14张PPT)

第五页，共14页。
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
▪ 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。
第三页，共14页。
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。
第十一页，共14页。
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。
第十二页，共14页。
一、概述
❖染色质免疫沉淀技术
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。
八聚体转移
八聚体滑动
第十页，共14页。
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。

组蛋白修饰及其功能(乙酰化,甲基化,磷酸化等)PPT演示幻灯片

分子效应：乙酰化可能通过对组蛋白电荷以及相互作用蛋白的影响，增加组蛋白与DNA的排斥力，来调节基因转录。组蛋白的乙酰化有利于DNA与组蛋白八聚体的解离，核小体结构松弛，从而使各种转录因子和协同转录因子能与DNA结合位点特异性结合，激活基因的转录。同时影响泛素与组蛋白的H2A 的结合，导致蛋白质的选择性降解。
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组蛋白修饰的生物学意义
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尤其是组蛋白乙酰化、甲基化修饰能为相关调控蛋白提供其在组蛋白上的附着位点，改变染色质结构和活性。一般来说，组蛋白乙酰化能选择性的使某些染色质区域的结构从紧密变得松散，开放某些基因的转录，增强其表达水平。而组蛋白甲基化既可抑制也可增强基因表达。乙酰化修饰和甲基化修饰往往是相互排斥的。在细胞有丝分裂和凋亡过程中，磷酸化修饰能调控蛋白质复合体向染色质集结。
组蛋白修饰及其功能
表观遗传学（epigentics）是研究不改变DNA序列而由于其外部修饰引起的基因开放与否的学科，涉及的主要机制有DNA甲基化、组蛋白修饰、基因印记、RNA干扰等。其中研究得最多是 DNA甲基化和组蛋白乙酰化、组蛋白甲基化，这些修饰与活化或失活染色质的结构形成相关。
染色质是由许多核小体组成的，大部分真核生物中有5种富含碱性氨基酸的组蛋白，即H1，H2A，H2B，H3和H4。H2A，H2B， H3和H4各2个分子构成的8聚体是核小体的核心部分，H1的作用是与线形 DNA结合以帮助后者形成高级结构。
研究表明，组蛋白精氨酸甲基化是一种相对动态的标记，精氨酸甲基化与基因激活相关，而H3和H4精氨酸的甲基化丢失与基因沉默相关。相反，赖氨酸甲基化似乎是基因表达调控中一种
1. H3-K9甲基化与异染色质的形成：人们曾针对异染色质的形成提出过一个模型:首先组蛋白脱乙酰酶使H3中的K9、K14脱乙酰化,然后Suv39h1或Clr4对H32K9进行甲基化,H32K9的甲基化再影响DNA的甲基化,随后甲基化的H32K9做为一个结合位点招募HP1或Swi6蛋白的定位, 最后HP1/Swi6通过它们的shadow染色质结合区域定位在C末端,进而形成异染色质的多聚体。 2. H32K9甲基化对常染色体中基因表达调控的影响： 3. 组蛋白其他位点上发生甲基化与基因表达的关系：大量实验表明H32K9甲基化的功能与基因沉默有关，但其它位点甲基化可能存在激活转录作用。 4. 组蛋白甲基化与DNA甲基化：H32K9的甲基化可以直接或间接影响DNA 的甲基化，DNA 甲基化可能是组蛋白甲基化的间接结果

DNA甲基化ppt课件

约有60％以上基因的启动子含有CpG岛。 — 是结构基因启动子的核心序列和转录起始点
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CPG island的功能：通过甲基化与去甲基化，调控下游基因的表达 —— 基因表达的调控开关
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DNA methylation的生物学功能
➢ 在发育和分化中调控基因的表达；特征性表型基因的表达（肤色、毛发） X染色体的失活（X-inactivation ）
表型
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DNA双螺旋
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基因的结构
基因表达受多种因素调控
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现代表观遗传学
➢ 概念：基因的DNA序列不发生改变的情况下，基因的表达水平与功能发生改变，并产生可遗传的表型
—— 生物的不同特征由基因定向调控
➢ 表观遗传学的现象（基因表达的调控方式）：
▪ DNA甲基化表观遗传学的核心（最初始的调控方式） ▪ 组蛋白修饰 ▪ MicroRNA ▪ Genomic imprinting
➢ 甲基化水平与肿瘤生物学特性密切相关，DNA甲基化水平越低，染色体越容易发生功能异常，肿瘤的浸润能力就越高，临床分期也愈晚
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常见易被甲基化的抑癌基因与修复基因及其作用
基因
APC
BRCA1 CDKN2A/p16 DAPK1
基因沉默对肿瘤的意义
对细胞增殖、迁移、粘附、骨架重组及染色质稳定性失去调节作用
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DNA methylation
2010. 1.20
明星熊猫——“滚滚”
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为什么熊猫是黑白的？
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—— 基因决定命运