表观遗传与人类疾病
表观遗传与人类疾病
辛阳阳 2010458136 10护本2班
摘要没有DNA序列变化的基础上，基因表达的可遗传性的改变。
关键词表观遗传学DNA甲基化表观基因异常
上个世纪50年代初，Watson和Crick建立了DNA分子结构模型，极大程度地促进了生命科学的发展。自此遗传学便成为现代医学研究领域中一个重要的分支。人类已经认识到基因突变可以导致疾病的发生，如慢性进行性舞蹈病(Huntington's chorea, Hc)和囊性纤维化等。近年来在遗传学中还兴起了一个新的具有深远意义的前沿学科——表观遗传学，主要研究在没有DNA序列变化的基础上，基因表达的可遗传性的改变。这一迅速发展的学科在分子水平揭示了复杂的临床现象，为解开生命奥秘及征服疾病带来希望。
表观遗传学的基本原理：DNA甲基化和组蛋白的修饰
人类基因组大约含有23000个功能基因，细胞的生长需要这些功能基因在特定的时间条件下准确表达。真核细胞基因组和组蛋白紧密地包装在一起，形成一个个核小体，核小体是构成染色质的基本单位。基因的表达需要改变染色质的状态：染色质压缩程度高时基因沉默（即无转录活性），染色质压缩程度较低时基因表达（即有转录活性）。染色质这种动态的转换是靠DNA甲基化和组蛋白修饰可逆的调节的。这个表观遗传修饰过程涉到及几个酶，包括：DNA甲基转移酶(DNMTs)、组蛋白去乙酰化酶(HDACs)、组蛋白乙酰化酶、组蛋白甲基转移酶和甲基结构域结合蛋白MECP2。DNA和组蛋白正常表型的改变调节着功能基因的转录，最终导致临床出现相应的表现。
DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶(DNMTs)的作用下，以S-腺苷甲硫氨酸(SAM)为甲基供体，将甲基基团转移到胞嘧啶和鸟嘌呤(CpG)二核苷酸的胞嘧啶。CpG相对集中的区域称为CpG岛。CpG岛存在于组织特异基因或者管家基因。生理情况下，CpG 岛是非甲基化的。当CpGs异常甲基化会导致所在基因沉默，阻遏甲基化敏感蛋白与基因的结合，使基因很容易发生变异。组蛋白的修饰主要是乙酰化，组蛋白乙酰化是可逆的动态过程。染色质活性区域均有去甲基化DNA和高水平的乙酰化组蛋白，相反在染色质非活性区域，有甲基化DNA和高水平的去乙酰化组蛋白。因此，作为一个表观的标签，标示出该基因是沉默或表达。这种可逆的修饰使得基因表达可以受激素、饮食以及药物等外界因
素的调控。
饮食、遗传基因多态性和环境中的化学物质的作用，均可导致DNA的甲基化状态改变。饮食中的蛋氨酸和叶酸是DNA甲基化甲基基团的供体。如果饮食中缺乏叶酸，蛋氨酸或硒元素，就会改变基因的甲基化状态，导致神经管畸形、癌症和动脉硬化。职业化学品、化石燃料排放、水污染和吸烟等环境污染，释放出有害物质如砷（砒霜）和多环芳烃（苯并芘）等，均可增加基因不稳定性和改变细胞物质代谢。每个人对环境和饮食因素的敏感性可因先天遗传的不同而不同。因此环境因素和个体遗传特性共同作用，决定了潜在
的表观遗传疾病的危险性。
表观基因异常的临床结局
授精后，来自父系染色体基因很快发生DNA去甲基化和组蛋白修饰，随后来自母系染色体基因也逐渐去甲基化，最终新形成的胚胎基因甲基化开始，以维持其自身的基因表型。这一过程中的任何差错都会导致先天畸形和儿科多系统病症，或者获得散发性肿瘤和
神经退化性疾病的易感性。
基因组印迹和印迹异常
基因印迹是指二倍体细胞的一对基因（父本和母本）只有一个可以表达，另一个因甲基化而沉默。基因印迹的异常往往会导致多种遗传性疾病。Prader–Willi，Angelman and Beckwith–Weidemann 综合症都是印迹异常引起的。
Prader–Willi and Angelman综合症是15号染色体的表观遗传异常。Beckwith–Wiedemann 综合症是11号染色体表观遗传突变导致基因印迹丢失引起的。最近，滋养层细胞的印迹
功能被认为是引起子痫前症的原因。
辅助生殖技术
辅助生殖技术将会带来更大的遗传性疾病的风险，如宫内生长迟缓，早产，低体重儿，宫内死胎，以及Angelman和Beckwith–Wiedemann 综合症等。这些疾病的发生可能与表观遗传的改变和基因印迹的异常有关。新近研究表明，人胚胎干细胞保留有正常基因印迹，
这些干细胞可能有治疗意义。
癌症与表观遗传治疗
癌症是一个多步发生的疾病，多个遗传和表观遗传异常的事件积累作用下，将一个正
常细胞转化为肿瘤细胞。DNA甲基化状态的改变影响了癌症相关基因的表达。DNA的低
甲基化激活了癌基因是染色体失去稳态，
而DNA的高甲基化使抑癌基因沉默。目前表观遗传的治疗还不是很多，核苷酸类似物氮杂胞苷（azacitidine）可以抑制DNA甲基化和使沉默基因获得转录活性，目前已经通过了I期临床试验，用于治疗高甲基化的骨髓增生异常综合症和白血病。
衰老
无论DNA甲基化水平增高还是减低，都与人的衰老过程相关。包括沉默的肿瘤相关基因在内，基因甲基化的改变是以年龄依赖方式进行的。在一些组织中，衰老细胞的甲基化水平降低，这可能导致基因不稳定性增高，进而增加了肿瘤发生的危险。而在另一些组织中，如结肠，高水平甲基化随年龄的增长使大肠癌的风险性也增加了。
免疫紊乱
针对能引起表观遗传改变的特殊抗原物质的免疫反应，可以保证细胞维持稳定代系。新近研究显示，表观遗传的失控可以引起自身免疫性疾病。在狼疮病人的T细胞，甲基转移酶活性降低，DNA存在异常的低甲基化，导致细胞ERK信号转导途径障碍。继而出现甲基化敏感基因过表达，如白细胞功能相关因子(LFA1)，LFA1可以引起狼疮样自身免疫反应。DNA甲基化异常可能与先天自身免疫性疾病相关。
神经精神疾病
目前研究人员逐渐开始关注表观遗传障碍在成人精神系统疾患、儿童自闭症以及神经退行性变的作用。一些研究指出，精神分裂症和情绪障碍与DNMT基因相关。DNMT1基因在精神分裂症患者脑组织GABA能中间神经元中过表达。基因高甲基化抑制脑组织中Reelin蛋白的表达，Reelin蛋白是维持正常神经传递、大脑信息存储和突触可塑性所必需的蛋白，在精神分裂症患者脑组织中，Reelin蛋白表达水平异常偏低。此外，还有很多研究证实，表观遗传与神经精神疾患密切相关。如在小鼠精神分裂症模型中，去乙酰化酶（HDAC）抑制剂丙戊酸盐（Valproic Acid）可以抑制Reelin蛋白启动子高甲基化。叶酸
缺乏导致异常甲基化也与Alzheimer病相关。
作为人类基因组计划的外延，人类表观基因组计划已经被提出并实施。在过去的十年
中，科学家对表观遗传机制的认识有了长足的进展，早期的研究已应用于临床实践，表观遗传终将成为探索人类发育与疾病之间的关系的极为有效的工具。表观遗传与人类
疾病
基因组的表观遗传调控有哪些主要方式
基因组的表观遗传调控有哪些主要方式 1 DNA甲基化（DNA methylation） 甲基化是指生物分子在特定的酶系统催化下加上甲基（-CH3）的生物化学反应，是普遍存在原核生物和真核生物中的DNA修饰作用。甲基化没有改变基因序列，但对基因表达起调控作用。在哺乳动物DNA分子中，甲基化一般发生在胞嘧啶（C）碱基上。在DNA甲基转移酶（DNA methyltransferases,DNMTs）催化下，甲基从S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosylmethione）转移至胞嘧啶5位上，形成5- 甲基胞嘧啶（m5C）。在发生甲基化的胞嘧啶后通常紧跟着一个鸟嘌呤（G）碱基。因此，通常称胞嘧啶- 磷酸- 鸟嘌呤或CpG的甲基化。在基因组中富含CpG位点的区域称为CpG岛（CpG islands），人基因组序列约有29,000 CpG岛，约60%的人基因与CpG岛关联。CpG岛通常与基因表达的启动序列区域（promoter regions）相关，CpG是否甲基化在基因表达中起重要作用。一般说来，DNA甲基化能关闭某些基因的活性，去甲基化则可诱导基因的重新活化和表达。脊椎动物基因的甲基化状态有三种：（1）高度甲基化状态, 如女性两条X染色体中的一条处于失活状态；（2）持续的低甲基化状态, 如细胞存活所需的一直处于活性转录状态的管家基因；（3）去甲基化状态, 如生物发育的某一阶段或细胞分化的某种状态下，原先处于甲基化状态的基因，也可以被诱导去除甲基化，而出现转录活性。健康人基因组中，CpG岛中的CpG 位点通常是处于非甲基化状态，而在CpG岛外的CpG位点则通常是甲
基化的。这种甲基化的形式在细胞分裂的过程中能够稳定的保留。当肿瘤发生时，抑癌基因CpG岛以外的CpG序列非甲基化程度增加，而CpG岛中的CpG则呈高度甲基化状态，以致于染色体螺旋程度增加及抑癌基因表达的丢失。DNA甲基化不仅影响细胞基因的表达，而且这种影响还可随细胞分裂而遗传并持续下去。哺乳动物一生中DNA甲基化水平经历2次显著变化，第一次发生在受精卵最初几次卵裂中，去甲基化酶清除了DNA分子上几乎所有从亲代遗传来的甲基化标志；第二次发生在胚胎植入子宫时，一种新的甲基化遍布整个基因组，甲基化酶使DNA重新建立一个新的甲基化模式。细胞内新的甲基化模式一旦建成，即可通过甲基化以“甲基化维持”的形式将新的DNA甲基化传递给所有子细胞DNA分子。 2组蛋白修饰（histone modification） 组蛋白是一类小分子碱性蛋白质，作为真核生物染色体的基本结构蛋白质。组蛋白的共价修饰包括赖氨酸残基乙酰化、丝氨酸残基和苏氨酸残基的磷酸化、谷氨酸残基的ADP-核糖基化、赖氨酸残基的泛素化与类泛素化（sumolyation）、赖氨酸残基和精氨酸残基的甲基化等。赖氨酸残基的-氨基可形成一甲基化、二甲基化或三甲基化物，精氨酸残基可形成一甲基化或二甲基化物。这些修饰成为组蛋白印记（histone imprints），现在也称为“组蛋白密码”（histone code）。组蛋白密码可被一系列特定的蛋白质所识别，并将其转译成一种特定的染色质状态，以实现对特定基因表达的调节，扩大了遗传密码的信
基因与人类健康
基因与人类健康 系别：生物科学系专业：生物技术姓名：王晓思学号：20111341031028 【摘要】：介绍了基因与疾病的关系（主要是肿瘤与其基因的关系）、基因治疗与基因免疫的原理及其应用等。阐述基因在疾病产生中的作用，反衬出正常基因的表达其对健康的重要性。 【关键字】：基因疾病 基因是生命体遗传信息的载体，能够表达产生蛋白质，且蛋白质是构成生命体的物质基础。生物之所以能幸存、维持机体各部分结构功能的正常，首先在于它的DNA能被忠实的复制(复制后的DNA携带遗传信息进入新的细胞或机体)，并且尽可能的保护机体免受各种因素的损伤，维护DNA编码蛋白质的准确性。但这些过程一旦出现问题就会导致一系列的或轻或重的疾病的发生，从而影响人类的健康。因此基因对医学各生命科学的发展极具现实意义[1]。 1、基因与疾病的关系 在人类的疾病中，由遗传因素或主要由遗传因素决定的疾病，称谓遗传病。其中的一部分是由基因组某个基因座（Locus）上存在致病基因而引起的，此类遗传病称为单基因遗传病；如：地中海贫血、血友病、白化病等。另一些疾病则是由多个基因座位存在有缺陷基因，这些缺陷基因相互协同作用所致。在许多情况下，这些缺陷基因还需要一定的环境因素参与，才能致个体发病，这一类疾病称谓多基因遗传病，如：高血压、糖尿病、冠心病、肿瘤等等。 基因疾病的发生往往由于基因缺失、突变、错位或外来基因（或DNA片段）插入所引起，导致疾病症状发生的直接原因往往是基因控制的产物发生改变所致[2]。基因产物（蛋白质、酶）的一级结构，二级结物、三级结构或四级结构的改变都可引起疾病[3]。 1.1 基因与肿瘤 癌（Cancer）是一群不受生长调控而增殖的细胞，也称恶性肿瘤。目前已经发现了上百个原癌基因和许多抑癌基因，证明细胞癌变的分子基础是基因突变，DNA的变化和不正常活动导致了细胞癌变。癌基因可分为两大类：一类是病毒癌基因（主要有DNA病毒和RNA病毒），其使靶细胞发生恶性转化。另一类是细胞转化基因（原癌基因），其广泛存在与生物界，具有高保守性，属于管家基因，正常表达时对细胞的生长和分化有调控作用。 ①RNA病毒至少含有gag(组成病毒中心和结构的蛋白质的基因)、pol（逆转录酶的基因）、env（病毒外壳的基因）三种基因，其反转录出的线性双链DNA与宿主的DNA整合，其线性双链表达的产物会激活宿主特定的基因表达，破坏宿主细胞本身固有的平衡，导致细胞发生癌变。 ②原癌基因的突变使其转录活性改变造成细胞癌变。 ③基因互作与癌基因表达主要有染色体构象影响原癌基因表达与抑癌基因产物对原癌基因的调控。 2、基因治疗 基因治疗是通过分子生物学遗传工程手段，将正常基因包括它表达所需要的顺序导入有缺陷基因的患者细胞内，使导入基因发挥作用，从而纠正基因缺陷所致的各种疾病临床症状。纠正致病基因，才能根本上消除病患。目前肝癌基因治疗的方法有： ①反义基因治疗[4]根据肝癌发病原因，导入反义寡核苷酸封闭肝癌基因的表达或用正常
肿瘤和神经系统疾病的表观遗传机制
项目名称：肿瘤和神经系统疾病的表观遗传机制首席科学家：裴钢中国科学院上海生命科学研究院起止年限：2005.12至2010.11 依托部门：中国科学院
一、研究内容 关键科学问题 本项目将探索和回答：细胞内DNA甲基化和染色质修饰的表观遗传谱式的建立及其动态平衡的维持机制；表观遗传信息对基因的选择性表达和对生命活动的调控机制；表观遗传失调在肿瘤和神经退行性疾病发生、发展中的作用机制。 研究内容 本项目组织了国内优秀团队，分四个部分八个课题，开展从基础到临床，临床到基础两个方向的研究，将细胞增生性疾病（肿瘤）和（神经）细胞退行性疾病与正常生命活动过程的表观遗传学研究有机结合起来。 第一部分采用模拟正常生理状态的细胞、动物模型，从分离筛选调控染色质修饰的因子出发，研究细胞如何建立和维持表观遗传谱式的机制，阐明负责细胞增殖、分化与功能特化的关键基因在染色质水平上的转录调控规律。 第二部分从基础和病理两个方面研究肿瘤细胞去分化及无节制增殖的表观遗传学基础，揭示肿瘤发展的不同阶段DNA甲基化和染色质重塑的异常及其动态变化。 第三部分研究神经细胞生长、分化和死亡过程的表观遗传调控机制，揭示神经退行性疾病发生、发展各阶段中重要功能基因DNA甲基化、组蛋白修饰及染色质重塑的动态变化特征，研究引起神经细胞定向分化及病变的环境因素对表观遗传网络的影响。 第四部分针对正常细胞生长分化与疾病状态下基因组甲基化谱式重编的普遍性和重要性，以表观基因组平台和生物信息学分析为手段，结合基础和临床研究资料，规模化系统鉴定发生表观遗传调控异常的疾病相关基因，确定这些基因在药物筛选与诊断治疗方面的意义。 本项目四个部分，分别侧重于表观遗传学基础问题、肿瘤细胞去分化与增生、神经退行性疾病中神经元的分化与死亡和高通量生物信息学分析，进行较系统的表观遗传学研究，既突出重点，又相互促进。 二、预期目标 总体目标： 本项目瞄准肿瘤与神经退行性疾病的表观遗传学基本问题，整合国内优秀团队，通过从基础到临床，临床到基础二个方向的研究，从染色质水平上揭示表观遗传调控缺陷及其动态变化与胃癌、结肠癌、乳腺癌等肿瘤及以老年痴呆症为代表的神经退行性疾病发生、发展的关系；阐明引起相关功能基因发生表观遗传调控紊乱的关键信号分子、途径及网络；绘制一个正常生长分化过程中细胞响应内外因子变化而发生分化、功能特化及死亡，连接受体、转录因子、转录调控顺式元件及染色质修饰酶的运行通路，从而建立研究病理变化的参照系统；获得一批
基因突变与表观遗传
班级：酿酒151 姓名：张彦学号：2015080050 基因突变与表观遗传 前言：从300万年前不能直立行走的早期猿人，到今天“肤白貌美大长腿”的小鲜肉。人类经历了岁月漫长的演化过程，从遗传学来讲就是不断地遗传与变异的过程。被我们所熟知的可遗传变异主要有三种：基因重组、染色体变异与基因突变。但是，近年来在生命科学领域中发展迅猛的表观遗传学正在一次又一次刷新人们的认知，“获得性遗传”很有可能作为一个辅助机制来完善“自然选择”理论。 关键词：表观遗传基因突变机制 一、背景 基因突变首先由T.H.摩尔根于1910年在果蝇中发现。随着分子遗传学的发展和DNA核苷酸顺序分析等技术的出现，已能确定基因突变所带来的DNA分子结构改变的类型，包括某些热点的分子结构，并已经能够进行定向诱变。 经典遗传学认为，遗传信息储存于核酸序列中，并通过生殖将遗传信息传递给下一代。它所揭示的“基因型决定表型”的遗传模式被人们广泛接受。然而，不符合此模式的遗传现象却令人困惑。为什么遗传信息完全相同的同卵双胞胎会在生长发育过程中表现出不尽相同的外表特性？为什么每个细胞拥有相同的遗传物质却分化为不同组织？表观遗传学就是在这些经典遗传学无法解释的现象中逐渐发展起来的。 早在1942年，著名的英国发育生物学家Wellingdon就将表观遗传学定义为研究基因型产生表型（现象和机制）的学科，首次提出了在基因型与表型环境与生命体间存在有一个新的不由DNA排序决定的遗传信息界面。这种可遗传的表型变化不涉及DNA序列的变化，而且这种改变是可遗传的。很显然，这对经典的遗传观念正形成极大的冲击。 当我们追溯到更早之前，拉马克是第一批支持获得性遗传的科学家之一，“用进废退”就是他的观点。虽然在具体意义上来说，每一个由拉马克提出的“拉马克主义的”命题都是错的。可是，我们仍要注意到，虽然表观遗传中并不是所有现象都是拉马克主义的，但现实生活中，所有拉马克式的遗传现象本质上都很可能是表观遗传。现在，表观遗传可能如何影响演化在更大的时间和种群尺度上，遗传到底能如何被左右已是个开放的问题。如果表观遗传现象能持续得足够久，久到足以驱动演化，那么拉马克，至少是在分子层面上部分地被平反了。 二、定义 基因突变：基因组DNA分子发生的突然的、可遗传的变异现象。从分子水平上看，基因突
表观遗传的调控机制
表观遗传的调控机制 摘要: 表观遗传是非DNA 序列遗传信息的传递, 它不涉及基因序列的改变, 不符合孟德尔式的遗传方式。表观遗传学研究的是生物可遗传的染色质修饰。目前，其主要研究内容包括DNA 甲基化、翻译后组蛋白修饰、组蛋白组成变化。其中DNA 甲基化是一种重要的表观遗传修饰方式, 是调节基因组功能的重要手段。组蛋白修饰作为表观传中重要的调控机制之一, 在包括基因表达调控等多种生物学过程中起着重要作用。组蛋白甲基转移酶和组蛋白去甲基化酶共同参与形成和维持不同的组蛋白甲基化状态, 继而通过多种分子参与对组蛋白甲基化修饰的识别而引起下游过程的发生。组蛋白乙酰化和去乙酰化修饰也是调控表观遗传机制之一。最近人们还发现非编码的RNA也参与了表观遗传调控。 关键词：表观遗传，DNA甲基化，组蛋白修饰，RNA调控。 一 DNA甲基化调控表观遗传 经典遗传学认为，生命的遗传信息储存在 DNA的碱基序列上，几乎所有的生命活动都受基因调控。但是，作为开放的复杂系统，生命活动从来就不是由一种因素就能完全决定的。随着科学的发展，人们发现一些 DNA 或染色体水平的修饰也会造成基因表达模式的改变。这种通过有丝分裂或减数分裂来传递非DNA 序列遗传信息的现象称为表观遗传（epigenetic inheritance）。由于它不涉及基因序列的改变，不符合孟德尔式的遗传方式，因此它是一种全新的遗传机制。表观遗传修饰有许多，其中 DNA 甲基化是基因组DNA 的一种最重要的表观遗传修饰方式，是调节基因组功能的重要手段。在植物中，DNA 甲基化参与细胞的许多生物学过程，在植物生长发育及进化过程中起着重要的调节作用。 1 植物DNA胞嘧啶甲基转移酶 植物DNA的甲基化是在 DNA 甲基转移酶（DNAMethyltransferase,DMT）的作用下，将 S- 腺苷甲硫氨酸上的甲基基团转移到 DNA 分子的胞嘧啶碱基上。在植物细胞中广泛存在的有三类结构和功能上不同的胞嘧啶甲基转移酶[1,2]。第一类是 MET1 甲基转移酶家族，它在甲基化酶中处于统治地位。第一个编码植物 DNA 甲基转移酶的基因是由 Finnegan 等人[1]从一个转基因的拟南芥品系中分离出来的，即 MET1 甲基转移酶。MET1 编码的蛋白在结构上类似于哺乳动物的甲基化酶 DnmtⅠ，二者在结构域上有 50%的同源性。MET1 的主要功能是在重复和单拷贝的 DNA 序列中维持甲基化，同样对许多形态特征、花期调控、移植变化和胚胎发育等有影响作用[1]。最近的研究表明它在从头甲基化 CG 岛过程中与一个发起甲基化的 RNA 片段有应答[3]。现已在胡箩卜、豌豆、西红柿、玉米等植物中鉴定出了 MET1 及其同源物[4]。第二类是结构域重排甲基转移酶（DRM），包括DRM1、DRM2 和 Zmet3 三个成员。它的结构与哺乳动物的 Dnmt3 甲基化酶类似[5]。但它的催化结构域的保守基序排列方式是与众不同的，为Ⅳ-Ⅸ-Ⅹ-Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ-Ⅴ。其作用是在非对称位点从头甲基化 DNA 序列和维持失活转座子及转基因沉默位点的胞嘧啶甲基化修饰，并且对与外源 SiRNA 同源的 DNA 中所有的胞嘧啶进行从头甲基化[6]。第三类是染色质甲基化酶（CMT），该酶为植物所特有[7]，负责维持 CpNpG（N 是 A，T，C 或 G）三核苷酸中胞嘧啶的甲基化。其结构也是与哺乳动物的 DnmtⅠ相似，但是在 CMT 中有一个新的有色域氨基酸基元插入到了两个正则甲基转移酶基元之间。CMT 同时具有一个染色体结构域和 C- 甲基化催化活性，对对称结构上的甲基化有特殊作用。在拟南芥中已经识别了至少 3 个 CMT 编码基因[1]，其中 CMT1 被认为是没有功能的。CMT 与 DRM 一起，共同维持 CpNpG 和 Cp-NpN（N 非 G）核苷酸序列中胞嘧啶的甲基化。此外，植物中还存在第四类甲基转移酶，如玉米中的 DMT104 和拟南
基因与疾病
基因与疾病 姓名：SJ 摘要：人类的很多疾病都是由于人体的基因发生的错误而引起的，对“错误”的基因进行诊断，并加以校正或置换，可以从根本上达到治疗疾病的目的。本文主要介绍了基因与疾病的关系，疾病基因的诊断及其治疗的对策。 关键词：基因疾病基因诊断治疗 1 基因概述 1.1 基因的认识 弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森对DNA分子为双股螺旋结构的阐明，将人类生命科学的研究带入了一个新时代——基因时代，为基因医学和基因组的研究奠定了基础，推动了生物医学进一步发展，对健康衰老和疾病的认识也引入到分子水平。基因是遗传信息的物质载体。蕴含支配生命活动的指令和构成生物体的信息。所有生物体的生命活动，都直接或间接的受到基因的控制。人类的许多疾病都与基因有关。基因的分离，表达和克隆是目前功能性基因研究的热点。对人类基因的认识、定位和测序分析被认为“大科学”，近年来国际上提出的“生物学中的星球大战”就是要利用体细胞遗传学方法和电子计算机技术，认清人类染色体的30亿(bp)DNA的信息顺序，从而把握“生命的蓝图”，基因对医学各生命科学的发展极具现实意义[1]。 1.2 基因与蛋白质的合成 基因决定着蛋白质的合成，而蛋白质决定代谢作用，代谢作用则决定各种生物性状。DNA链是由许多单核苷酸(A腺嘌呤、C胞嘧啶、T胸腺嘧啶、G鸟嘌呤)按一定顺序连接排列而成的一条长链。在翻译蛋白质时，每三个核苷酸决定蛋白质的一个氨基酸。因此从已知的DNA的核苷酸的排列顺序或蛋白质多肽链氨基酸的顺序，都可以推断出对方的组成。 1.3 基因的研究方法 HGP(人类基因组计划)的近期目标主要是测定人类基因组全序列。而人类基因组DNA由四种核苷酸按一定的顺序排列而成，DNA所含核苷酸的总数为30亿对，如此庞杂的序列顺序如何能一个一个地测定排列出来，确是一项浩大的工程。然而科学家想出了一整套办法，建立了许多测定的方法和手段。先按不同尺度把人类基因组分成若干大的区域，每个大的区域再分成小区域，小区域再切成若干片段，然后把每个小片段的序列测定后排接成小区域，由小区域序列排接成大区域，再把大区域序列排接成全序列。简单地说就是将长长的DNA分成许多许多片段，再一个片段一个片段的测定，结果出来后再将这些片段的DNA序列依次连接起来，这样就得出了整个DNA的全序列[2]。 2 基因与疾病的关系 在人类的疾病中，由遗传因素或主要由遗传因素决定的疾病，称谓遗传病。根据临床统计，25%的生理缺陷、30%的儿童疾病和60%的成年人疾病都是由遗传病引起的。而人类遗传病据报道有5000种，大部分是单基因缺陷造成的。机体是一个复杂的动态性的平衡系统，每一个基因对机体的正常功能的影响都是复杂
表观遗传与人类疾病
表观遗传与人类疾病 辛阳阳 2010458136 10护本2班 摘要没有DNA序列变化的基础上，基因表达的可遗传性的改变。 关键词表观遗传学DNA甲基化表观基因异常 上个世纪50年代初，Watson和Crick建立了DNA分子结构模型，极大程度地促进了生命科学的发展。自此遗传学便成为现代医学研究领域中一个重要的分支。人类已经认识到基因突变可以导致疾病的发生，如慢性进行性舞蹈病(Huntington's chorea, Hc)和囊性纤维化等。近年来在遗传学中还兴起了一个新的具有深远意义的前沿学科——表观遗传学，主要研究在没有DNA序列变化的基础上，基因表达的可遗传性的改变。这一迅速发展的学科在分子水平揭示了复杂的临床现象，为解开生命奥秘及征服疾病带来希望。 表观遗传学的基本原理：DNA甲基化和组蛋白的修饰 人类基因组大约含有23000个功能基因，细胞的生长需要这些功能基因在特定的时间条件下准确表达。真核细胞基因组和组蛋白紧密地包装在一起，形成一个个核小体，核小体是构成染色质的基本单位。基因的表达需要改变染色质的状态：染色质压缩程度高时基因沉默（即无转录活性），染色质压缩程度较低时基因表达（即有转录活性）。染色质这种动态的转换是靠DNA甲基化和组蛋白修饰可逆的调节的。这个表观遗传修饰过程涉到及几个酶，包括：DNA甲基转移酶(DNMTs)、组蛋白去乙酰化酶(HDACs)、组蛋白乙酰化酶、组蛋白甲基转移酶和甲基结构域结合蛋白MECP2。DNA和组蛋白正常表型的改变调节着功能基因的转录，最终导致临床出现相应的表现。 DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶(DNMTs)的作用下，以S-腺苷甲硫氨酸(SAM)为甲基供体，将甲基基团转移到胞嘧啶和鸟嘌呤(CpG)二核苷酸的胞嘧啶。CpG相对集中的区域称为CpG岛。CpG岛存在于组织特异基因或者管家基因。生理情况下，CpG 岛是非甲基化的。当CpGs异常甲基化会导致所在基因沉默，阻遏甲基化敏感蛋白与基因的结合，使基因很容易发生变异。组蛋白的修饰主要是乙酰化，组蛋白乙酰化是可逆的动态过程。染色质活性区域均有去甲基化DNA和高水平的乙酰化组蛋白，相反在染色质非活性区域，有甲基化DNA和高水平的去乙酰化组蛋白。因此，作为一个表观的标签，标示出该基因是沉默或表达。这种可逆的修饰使得基因表达可以受激素、饮食以及药物等外界因 素的调控。
表观遗传学与疾病
表观遗传学与疾病及其研究进展概述 摘要：表观遗传学是在基因组DNA 序列不发生变化的条件下，基因表达发生的改变也是可以遗传的，导致可遗传的表现型变化。表观遗传学主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、非编码RNA调控、基因组印记、假基因、内含子、核糖开关等。和表观遗传学相关的疾病主要有肿瘤、心血管病、成瘾、自身免疫系统性病等。本文就表观遗传学与疾病进行综述。 关键词：表观遗传学疾病 一、表观遗传学的基本概念 经典遗传学认为遗传的分子基础是核酸，生命的遗传信息储存在核算的碱基序列上，碱基序列的改变会引起生物体表现型的改变，而这种改变可以从上一代传递到下一代。然而，随着遗传学的发展，人们发现，DNN、组蛋白、染色体水平的修饰也会造成基因表达模式的变化，并且这种改变是可以遗传的。这种通过有丝分裂或减数分裂来传递非DNA序列遗传信息的现象成为表观遗传，表观遗传学是研究不涉及DNA序列改变的基因表达和调控的可遗传修饰，即探索从基因演绎为表型的过程和机制的一门学科[1]。Epigenetics这一名词的中文译法有多种，常见的有“表观遗传学”、“表现遗传学”、“后生遗传学”、“外因遗传学”、“表遗传学”、“外区遗传学”等等。表观遗传学是Waddington于1942年在描述生物体的基因型与表型之间的因果关系时提出的，他指出基因型的遗传(heredity)或传承(inheritance)是遗传学研究的主旨，而基因型产生表型的过程则属于表观遗传学研究的范畴，他把表观遗传学描述为一个控制从基因型到表现型的机制。随着遗传学的快速发展，这个词的意思越来越窄[ 2]。1987年，Holliday指出可在两个层面上研究高等生物的基因属性：第一个层面是基因的世代间传递的规律，这是遗传学；第二个层面是生物从受精卵到成体的发育过程中基因活性变化的模式，这是表观遗传学。1994年，Holliday又指出基因表达活性的变化不仅发生在发育过程中，而且也发生在生物体已分化的细胞中；基因表达的某种变化可通过有丝分裂的细胞遗传下去，他进一步指出表观遗传学研究的是“上代向下代传递的信息，而不是DNA序列本身”，是一种“不以DNA序列的改变为基础的细胞核遗传”。1999年，Wollfe把表观遗传学定义为研究没有DNA序列变化的、可遗传的基因表达的改变。 表观遗传学 (epigenetics) 与遗传学是一个对应的关系，是研究表观遗传变异的遗传学分支的学科。它现在有很多新的定义，在非神经学中它的定义是不依赖于染色体上DNA序列的改变却能稳定遗传的表型变化。在Allis et al最近的一本书中可以找到两种定义，一个是：表观遗传是和DNA突变无关的可遗传的表型变化；另一个定义是：染色质调节的基因转录水平的变化，这种变化不涉及DNA序列的改变[ 3]。从1989到2008年期间和表观遗传相关的著作将近6000多本，不论人们怎样定义表观遗传学，它始终在研究中占有重要地位，The National Institutes of Health 把表观遗传学描述为：在控制基因的活性和表达方面和遗传的变化相关，是一个细胞转录水平长期、稳定的改变因素，但并不一定是必须的遗传因素。本文就针对表观遗传学的内容以及与其相关的疾病进行综述。
遗传与环境遗传病与人类健康
何黄玉湘中学教学案 课题：第20章第5.6节遗传与环境/遗传病与人类健康课型：新授课 班级：姓名：使用时间： 学习目标： 1、举例说明基因型和环境、表现型和环境的关系。 2、区别可遗传变异和不遗传变异 3、说出遗传病的特征和危害 4、理解什么叫近亲结婚 5、说出近亲结婚的危害；认同优生优育 学习重难点： 1、举例说明基因型和环境、表现型和环境的关系。 2、区别可遗传变异和不遗传变异 3、理解什么叫近亲结婚 4、说出近亲结婚的危害；认同优生优育 学习过程： 一、自主探究 （一）遗传与环境 1、一般环境的变化不易使发生变化，的则容易受到环境的影响。 2、表现型是与共同作用的结果。 3、变异是生物界的一种现象。生物变异又分为变异与 变异。凡性状的变异能在后代重复出现的叫做变异。有一些则不不涉及遗传物质的改变的变异叫做变异。 4、人们常常利用对人有益的变异来改良或培育新品种。 （二）遗传病与人类健康 5、遗传病是由改变而引起的疾病。 6、遗传病就在我们身边，我们所有人都是遗传病基因的，每个人的全部基因中都可能有个致病基因。 7、结婚出现遗传病的可能性大。 二、互动探究（师生互动，生生互动）
互动探究一: 下列几种变异，哪些是可遗传变异？( ) 哪些是不可遗传变异？( ) A.家兔体表的毛,有纯白色,黑色,蓝灰色等类型。 B.玉米粒有黄色,有白色,还有红色的。 C.同一品种的小麦,生长在遮荫处的比生长在阳光充足处的杆细、穗小。 D.有一对表现正常的夫妇,生出一个白化病的儿子。 E.一对孪生兄弟,哥哥长期在野外工作 ,弟弟长期在室内工作,结果哥哥比弟弟的脸色较黑。 F.身材高大的父母,其子女由于营养不良而个头长得矮小。 互动探究二: 某医生因工作关系，手臂经常受X光照射，他担心皮肤细胞中的基因发生改变并遗传给后代，你认为他担心的事可能发生吗？为什么？ 答：。因为手臂皮肤细胞属于细胞。其基因不会影响细胞的遗传物质，所以遗传给后代。 互动探究三: 下列疾病中属于遗传病的有（）传染病是（） A、流感 B、肺结核 C、艾滋病 D、肝炎 E、红眼病 F、白化病 G、血友病 H、色盲 I、并指与多指 J、先天性愚型症 K、苯丙酮尿症 三、探究升华（重难点突破，能力提升题）： （一）什么叫近亲结婚？ （二）国家为什么禁止近亲结婚？
国家基金申报书：恶性肿瘤发生、发展的细胞表观遗传机制0-G---1
项目名称：恶性肿瘤发生、发展的细胞表观遗传机 制 首席科学家：尚永丰北京大学 起止年限：2011.1至2015.8 依托部门：教育部
二、预期目标 总体目标： 本项目瞄准表观遗传学研究的前沿，整合国内优秀研究人员，系统深入地开展恶性肿瘤发生发展及侵袭转移的表观遗传学研究。本项目的总体目标如下：阐明表观遗传关键机制即DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA对基因表达调控的影响；明确表观遗传调控在乳腺癌、肺癌发生发展及侵袭转移中的作用；揭示EMT过程中的表观遗传学变化及细胞重编程机制；阐明细胞微环境在肿瘤转移中的作用及机制；整合各种信息数据，描绘乳腺癌、肺癌发生发展及侵袭转移的分子调控网络。通过本项目的实施，建立和完善表观遗传学研究的新的技术体系，实现我国在生命科学及医学研究领域的理论创新，为恶性肿瘤预警、诊断、治疗和药物筛选提供新思路、新途径和新靶标，发现几个潜在的可以用于乳腺癌、肺癌诊断的分子标志物及药物治疗的分子靶标，并在本项目的实施过程中建立一支具有国际竞争力的研究团队。 五年预期目标： 1、发现一批新的组蛋白修饰因子，探明组蛋白修饰与DNA甲基化之间相互作 用的分子机制，筛选一批肿瘤相关ncRNA，鉴定一批具有潜在临床应用价值的肿瘤诊断及治疗的新的ncRNA分子靶标；鉴定一批新的EMT关键调控因子；发现针对转移型乳腺癌、肺癌的新的有效治疗靶点。 2、建立一整套适应于恶性肿瘤表观遗传学研究的技术平台和技术体系。 3、培养一批中青年学术带头人和学术骨干；培养研究生（含硕、博）50名以上、 博士后12名以上。 4、在国际一流杂志（IF>10）发表论文8篇以上，在有影响力的杂志（IF>5）上 发表论文25篇以上。
表观遗传(专业知识值得参考借鉴)
本文极具参考价值，如若有用请打赏支持我们！不胜感激！ 表观遗传(专业知识值得参考借鉴) 一概述表型（phenotype），又称性状，是指一个生物体（或细胞）可以观察到的性状或特征，是特定的基因型与环境相互作用的结果。包括个体形态、功能等各方面的表现，如身高、肤色、血型、酶活力、药物耐受力乃至性格等。经典遗传学（genetics）是指由于基因序列改变（如基因突变等）所引起的基因功能的变化，从而导致表型发生可遗传的改变；而表观遗传学（epigenetics）则是指在基因的DNA序列没有发生改变的情况下，基因功能发生了可遗传的变化，并最终导致了表型的变化。 二发展一直以来人们都认为基因组DNA决定着生物体的全部表型，但逐渐发现有些现象无法用经典遗传学理论解释，比如基因完全相同的同卵双生双胞胎在同样的环境中长大后，他们在性格、健康等方面会有较大的差异。这说明在DNA序列没有发生变化的情况下，生物体的一些表型却发生了改变。因此，科学家们又提出表观遗传学的概念，它是在研究与经典遗传学不相符的许多生命现象过程中逐步发展起来的一门前沿学科，它是与经典遗传学相对应的概念。现在人们认为，基因组含有两类遗传信息，一类是传统意义上的遗传信息，即基因组DNA序列所提供的遗传信息，另一类则是表观遗传学信息，即基因组DNA的修饰，它提供了何时、何地、以何种方式去应用DNA遗传信息的指令。 三特点1.可遗传，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞或个体世代间遗传。 2.可逆性的基因表达。 3.没有DNA序列的改变或不能用DNA序列变化来解释。 四调节机制1.DNA修饰 DNA甲基化是目前研究最充分的表观遗传修饰形式。正常的甲基化对于维持细胞的生长及代谢等是必需的，而异常的DNA甲基化则会引发疾病（如肿瘤），因为异常的甲基化一方面可能使抑癌基因无法转录，另一方面也会导致基因组不稳定。因此，研究DNA甲基化对于了解生物生长发育及疾病治疗是非常有帮助的。DNA修饰是指DNA共价结合一个修饰基团，使具有相同序列的等位基因处于不同修饰状态。 2.组蛋白修饰 真核生物DNA被组蛋白组成的核小体紧密包绕，组蛋白上的许多位点都可以被修饰，尤其是赖氨酸。
表观遗传调控
表观遗传学对基因表达的调控及其机制 生物遗传信息表达正确与否，既受控于DNA序列，又受制于表观遗传学信息。表观遗传学主要通过DNA修饰、蛋白质修饰与非编码RNA调控3个层面上调控基因表达。 1 DNA甲基化（DNA methylation） 甲基化是指生物分子在特定的酶系统催化下加上甲基（-CH3）的生物化学反应，是普遍存在原核生物和真核生物中的DNA修饰作用。甲基化没有改变基因序列，但对基因表达起调控作用。在哺乳动物DNA分子中，甲基化一般发生在胞嘧啶（C）碱基上。在DNA甲基转移酶（DNA methyltransferases,DNMTs）催化下，甲基从S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosylmethione）转移至胞嘧啶5位上，形成5- 甲基胞嘧啶（m5C）。在发生甲基化的胞嘧啶后通常紧跟着一个鸟嘌呤（G）碱基。因此，通常称胞嘧啶- 磷酸- 鸟嘌呤或CpG的甲基化。在基因组中富含CpG位点的区域称为CpG岛（CpG islands），人基因组序列约有29,000 CpG岛，约60%的人基因与CpG岛关联。CpG岛通常与基因表达的启动序列区域（promoter regions）相关，CpG是否甲基化在基因表达中起重要作用。一般说来，DNA甲基化能关闭某些基因的活性，去甲基化则可诱导基因的重新活化和表达。脊椎动物基因的甲基化状态有三种：（1）高度甲基化状态, 如女性两条X染色体中的一条处于失活状态；（2）持续的低甲基化状态, 如细胞存活所需的一直处于活性转录状态的管家基因；（3）去甲基化状态, 如生物发育的某一阶段
或细胞分化的某种状态下，原先处于甲基化状态的基因，也可以被诱导去除甲基化，而出现转录活性。健康人基因组中，CpG岛中的CpG 位点通常是处于非甲基化状态，而在CpG岛外的CpG位点则通常是甲基化的。这种甲基化的形式在细胞分裂的过程中能够稳定的保留。当肿瘤发生时，抑癌基因CpG岛以外的CpG序列非甲基化程度增加，而CpG岛中的CpG则呈高度甲基化状态，以致于染色体螺旋程度增加及抑癌基因表达的丢失。DNA甲基化不仅影响细胞基因的表达，而且这种影响还可随细胞分裂而遗传并持续下去。哺乳动物一生中DNA甲基化水平经历2次显著变化，第一次发生在受精卵最初几次卵裂中，去甲基化酶清除了DNA分子上几乎所有从亲代遗传来的甲基化标志；第二次发生在胚胎植入子宫时，一种新的甲基化遍布整个基因组，甲基化酶使DNA重新建立一个新的甲基化模式。细胞内新的甲基化模式一旦建成，即可通过甲基化以“甲基化维持”的形式将新的DNA甲基化传递给所有子细胞DNA分子。 2组蛋白修饰（histone modification） 组蛋白是一类小分子碱性蛋白质，作为真核生物染色体的基本结构蛋白质。组蛋白的共价修饰包括赖氨酸残基乙酰化、丝氨酸残基和苏氨酸残基的磷酸化、谷氨酸残基的ADP-核糖基化、赖氨酸残基的泛素化与类泛素化（sumolyation）、赖氨酸残基和精氨酸残基的甲基化等。赖氨酸残基的-氨基可形成一甲基化、二甲基化或三甲基化物，精氨酸残基可形成一甲基化或二甲基化物。这些修饰成为组蛋白印记
人类遗传病教案
学校：临清二中学科：生物 第五章第3节《人类遗传病》 一、教材分析 《人类遗传病》是人教版高中生物必修二《遗传与进化》第5章第3节教学内容，主要学习“人类常见遗传病的类型”，“遗传病的监测和预防”和“人类基因组计划与人体健康” 二、教学目标 1．知识目标： （1）．人类遗传病及其病例 （2）．什么是遗传病及遗传病对人类的危害 （3）．遗传病的监测和预防 （4）．人类基因组计划与人体健康 2．能力目标： 探讨人类遗传病的监测和预防 3．情感、态度和价值观目标： 关注人类基因组计划及其意义 三、教学重点难点 重点：人类遗传病的主要类型。 难点：（1）多基因遗传病的概念。 （2）近亲结婚的含义及禁止近亲结婚的原因。 四、学情分析 学生初中已经学习了几种遗传病，教材前几章已经出现伴性遗传病和常染色体遗传病，所以学生对本节内容有一定基础。另外“人类遗传病的类型”是了解水平的内容，学生通过自学就可以达到学习目的。 五、教学方法， 1学案导学：见后面的学案。 2．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习 六、课前准备 教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。 七、课时安排：1课时 八、教学过程 (一)预习检查、总结疑惑 检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。 （二）情景导入、展示目标。 近年来，随着医疗技术的发展和医药卫生条件的改善，人类传染性疾病已得到控制，而人的生殖细胞或受精卵里的遗传物质在数量，结构或功能上发生改变，使由此发育成的个体患先天性遗传病，其发病率和死亡率却有逐年增高的趋势。今天，我们来学习这方面的知识。（三）合作探究、精讲点拨。 探究一、人类常见遗传病的类型 学生分组讨论 1．什么是遗传病？举例？ ２．怎样做到遗传病的监测和预防？
遗传与人类健康教案
基因治疗和人类基因组计划 遗传病与人类未来 一、教材分析 这两节是本章的重点内容之一。此节内容是学生通过对第2册前几章有关遗传变异知识的学习，意在理论联系实际，也为以后基因工程的学习打下了基础。 《基因治疗与人类基因组计划》教材第一个内容是以治疗SCID患者为例，介绍了基因治疗的基本过程：通过具体病例的介绍使学生理解基因治疗的一般步骤和方法。这个内容以学生前面学过的转基因技术为基础的，但学生还未学习器具体步骤，所以对具体步骤还要详细说明，为以后基因工程的学习打下了基础。第二个内容是介绍了人类基因组计划的实施过程及意义。安排了一个课外活动：利用互联网了解人类基因组计划的实施过程和应用价值。通过每位学生亲自查找，搜集资料，全班讨论，获得全面的信息，能培养学生收集信息的能力，并深刻认识到科学探索过程中的艰辛。学生活动：讨论谁有权利知道基因检测的结果。设置了多个讨论题，供学生活动，从而使学生更深入地理解人类基因组计划的意义，加深对前面知识的理解。 《遗传病与人类未来》这的第一个内容以苯丙酮尿症和蚕豆病为例，说明了基因是否有害与环境有关，这个内容与前面的所学的基因的表达，以及基因型与表现型之间的关系有关。第二个内容主要是组织学生讨论选择放松对人类未来的影响，要应用到学生前面所学的遗传基本定律和来进行教学。 二、学情分析： 关于基因治疗和人类基因组计划是目前科学界的热门话题，学生已从电视或各种媒体中有所了解，并且通过本章以上几节内容的学习，学生在第一册中已学习了病毒、细菌、淋巴细胞等细胞结构的特点，通过第二册的学习，已掌握了有关组成基因的碱基序列、性状及基因控制性状等知识，为本章内容的学习打下了基础。但是学生对从根本上治疗疾病措施——基因治疗的具体步骤不是很清楚。 关于遗传病与人类未来，学生已经在前面学过有关基因的表达，基因型与表现型之间的关系，生物进化论中的遗传平衡定律讨论起来难度不是很大。 三、教学目标： 1．知识目标：知道基因治疗的概念，理解基因治疗的基本方法和基本程序。了解人类基因组计划的内容、过程、意义及实施的艰巨性，学会利用互联网收集有关人类基因组计划的信息资料。探讨基因检测可能带来的影响，理性思考科学进步的意义与价值。举例说出基因是否有害与环境因素有关，说出隐性遗传病选择放松对未来的影响。 2．能力目标：通过对SCID病基因治疗图的分析，提高学生识图能力。培养学生利用互联网搜集信息资料的能力、表达能力、语言组织能力和团队合作能力。通过探讨基因检测对社会带来的一系列问题和遗传病选择放松对未来的影响，培养学生分析判断能力。通过讨论一进是否有害与环境因素的关系，培养学生的逻辑辨正思维。 3．情感目标：正确认识人类基因组计划的艰巨性，激发学生探求生命科学奥秘的兴趣。培养科学态度及勇于探索、克服困难等科学素养，提高学生创新意识。 四、重点难点： 1．教学重点：基因治疗的方法和基因是否有害与环境有关，可以通过例举开展教学活动。 2．教学难点：一是隐性遗传病选择放松对未来的影响，可以通过实例分析组织教学，
恶性肿瘤发生、发展的细胞表观遗传机制
项目名称：恶性肿瘤发生、发展的细胞表观遗传机制首席科学家：尚永丰北京大学 起止年限：2011.1至2015.8 依托部门：教育部
二、预期目标 总体目标： 本项目瞄准表观遗传学研究的前沿，整合国内优秀研究人员，系统深入地开展恶性肿瘤发生发展及侵袭转移的表观遗传学研究。本项目的总体目标如下：阐明表观遗传关键机制即DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA对基因表达调控的影响；明确表观遗传调控在乳腺癌、肺癌发生发展及侵袭转移中的作用；揭示EMT过程中的表观遗传学变化及细胞重编程机制；阐明细胞微环境在肿瘤转移中的作用及机制；整合各种信息数据，描绘乳腺癌、肺癌发生发展及侵袭转移的分子调控网络。通过本项目的实施，建立和完善表观遗传学研究的新的技术体系，实现我国在生命科学及医学研究领域的理论创新，为恶性肿瘤预警、诊断、治疗和药物筛选提供新思路、新途径和新靶标，发现几个潜在的可以用于乳腺癌、肺癌诊断的分子标志物及药物治疗的分子靶标，并在本项目的实施过程中建立一支具有国际竞争力的研究团队。 五年预期目标： 1、发现一批新的组蛋白修饰因子，探明组蛋白修饰与DNA甲基化之间相互作 用的分子机制，筛选一批肿瘤相关ncRNA，鉴定一批具有潜在临床应用价值的肿瘤诊断及治疗的新的ncRNA分子靶标；鉴定一批新的EMT关键调控因子；发现针对转移型乳腺癌、肺癌的新的有效治疗靶点。 2、建立一整套适应于恶性肿瘤表观遗传学研究的技术平台和技术体系。 3、培养一批中青年学术带头人和学术骨干；培养研究生（含硕、博）50名以上、 博士后12名以上。 4、在国际一流杂志（IF>10）发表论文8篇以上，在有影响力的杂志（IF>5）上 发表论文25篇以上。
表观遗传对植物开花相关基因表达的调控
农业基础科学现代农业科技2012年第6期 1表观遗传 1.1表观遗传学基本概念 表观遗传学的概念是1957年由Waddington[1]提出的。随着现代生物科学的发展，表观遗传学的定义也在逐渐完善。目前，研究领域对其的定义为：基因功能的改变凡未牵涉到DNA的序列，又可通过细胞的有丝分裂而遗传者，称为“epigenetics”[2]。由此说明，在基因组中，除序列含有遗传信息外，也有一部分遗传信息记载在其修饰上。当前，学者对植物表观遗传学的研究集中在DNA甲基化、组蛋白密码、染色质重塑等方面内容。 1.2DNA甲基化 DNA甲基化（DNA Methylation）普遍存在于动植物细胞以及细菌基因组中，是在DNA甲基转移酶的作用下，使S 腺苷甲硫氨酸（Sadomet，SAM）的甲基基团转移到胞嘧啶或腺嘌呤残基上（主要是胞嘧啶，腺嘌呤偶有发现），从而完成DNA的修饰[3]。DNA甲基化能够影响DNA和蛋白质的相互作用，抑制基因的表达。因此，在基因表达、植物细胞分化以及系统发育中起着非常重要的作用。 1.3组蛋白密码 组蛋白在翻译后的共价修饰中会发生改变，如发生甲基化、乙酰化、泛素化等，从而提供一种识别的标志，为其他蛋白与DNA的结合产生协同或拮抗效应，它是一种动态转录调控成分，称为组蛋白密码（histone code）[4]。这些组蛋白密码可以被一些特定的蛋白质识别，继而将其翻译成一种特定的染色质状态，进而实现对特定基因的调节。因此，组蛋白密码能够显著地扩大DNA密码子对所携带遗传信息的存储量。1.4染色质重塑 染色质通常通过核小体改变结构。这类伴随着基因表达调节的染色质结构产生的变化被称作染色质重塑（chromatin remodeling），其包括2种类型：一种是依赖共价结合反应的化学修饰，也就是所谓的组蛋白密码[5]；另一种是依赖ATP的物理修饰，靠ATP水解所释放的能量改变染色质。 2植物开花过程的调控 植物能否开花的重要环节就是植物由营养生长向生殖生长转变的过程。随着分子生物学分子遗传学的发展，对植物开花途径的研究也逐渐明确[6]。 2.1春化作用途径 温度是影响植物开花的重要环境因素之一。对于冬性和二年生植物，如果不经低温诱导处理，其开花过程可以推迟几周甚至几个月。低温对开花的促进作用称为春化作用[7]。目前，十字花科的拟南芥和禾本科的小麦、大麦等应用于春化相关的基因研究[8-9]。在拟南芥中，与春化作用有关的基因有FRI、FLC、VRN1、VRN2和VIN3等[10]。研究表明，单基因FRI控制冬性发育特性的拟南芥[11]，如果其编码的盘绕蛋白发生突变，可导致拟南芥过早开花。FLC属于MADS盒基因[12]，其编码的蛋白转录因子是一个强的开花抑制因子，高水平表达对开花具有抑制作用。FLC对开花的抑制作用由于显性等位基因FRI的存在而加强。促进植物开花的过程中，低温春化抑制FLC的表达是通过FRI转录及蛋白表达水平的负调控来实现的[13]。研究发现，拟南芥的春化作用进程中还有基因VRN1、VRN2和VRN3的参与[14]。 2.2光周期途径 光是植物生长发育的一个重要条件，只有通过光周期的调控影响，植物才能顺利完成整个生长发育进程[15-16]。拟南芥是典型的长日照植物，其光周期途径是由光受体感受光信号开始的，在短日照条件下抑制开花，长日照条件下促进 表观遗传对植物开花相关基因表达的调控 燕瀚翔1纳小凡2蒋玉婷3史程圆1乌日汗1毕玉蓉4* （1中央民族大学生命与环境科学学院，北京100081；2宁夏大学生命科学学院；3内蒙古农业大学农学院；4兰州大学生命科学学院） 摘要综述表观遗传对植物开花过程中基因表达的调控。目前，对表观遗传的研究越来越深入，对植物开花过程中的基因调控过程也有很大程度上的把握，但二者的结合即表观遗传对植物开花过程中基因表达的调控还处于初级的探索阶段。因此，对这方面进行深入的研究有助于加深对植物生命周期调控机制的理解，并且对农业生产具有较大的指导意义。 关键词表观遗传；春化作用；基因表达；调控 中图分类号Q943.2文献标识码A文章编号1007-5739（2012）06-0034-03 Regulation of Related Gene Expression about Flowering in Plants by Epigenetic YAN Han-xiang1NA Xiao-fan2JIANG Yu-ting3SHI Cheng-yuan1Wurihan1BI Yu-rong4* （1College of Life and Environmental Sciences，Minzu University of China，Bejing100081；2College of Life Science，Ningxia University；3Agricultural College of Inner Mongolia Agricultural University；4College of Life Science，Lanzhou University）Abstract This paper reviewed the flowering plant epigenetic regulation of gene expression process.The research about epigenetic became more deeply，heprocess of flowering plants in the process of gene regulation have the extent of certainty，but the combination of the two flowering plants that epigenetic process of gene expression at an early exploration stage.Consequently，depth of research in this area would gain a deeper understanding of plant life-cycle regulation mechanisms，and had directive significance for agricultural production. Key words epigenetic；vernalization；gene expression；regulation 基金项目宁夏大学科学研究基金项目。 作者简介燕瀚翔（1985-），男，山西长治人，在读硕士研究生。研究方 向：植物开花表观遗传。 *通讯作者 收稿日期2012-02-22 34