表观遗传学基因组印记PPT课件

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发 展 历 史
1939 年，生物学家 Waddington CH 首先在 《现代遗传学导论》中提出了epigenetics 这一术语。
并于 1942 年定义表观遗传学为“生物学的 分支，研究基因与决定表型的基因产物之 间的因果关系”。
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发 展 历 史
1975年，Hollidy对表观遗传学进行了较为 准确的描述。 他认为表观遗传学不仅在发育过程，而且 应在成体阶段研究可遗传的基因表达改变， 这些信息能经过有丝分裂和减数分裂在细 胞和个体世代间传递，而不借助于 DNA序列 的改变，也就是说表观遗传是非DNA序列差 异的核遗传。
没有DNA序列的改变或不能用DNA序列变化来 解释。
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表观遗传学信息：何时、何地、以何种方 式去应用遗传信息
表观遗传学的研究内容：
基因选择性转录表达 的调控
DNA甲基化 基因组印记 组蛋白共价修饰 染色质重塑
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基因转录后的调控
基因组中非编码RNA 微小RNA（miRNA） 反义RNA 内含子、核糖开关等
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X染色体的失活
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人和小鼠的印记基因相类似，到2010年4月为 止，已被证实的人类印记基因有61个，小鼠 印记基因和印记候选基因约有120多个 (http://www.otago.ac.nz/IGC)。
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印记基因的特点
单等位表达，即性别特异性；
很少单独存在，约有80％以上是呈簇排列，印记区 域联系紧密且相互依赖；
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Prader-Willi综合征
智力低下，过度肥胖， 身材矮小，小手小 足……
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快乐木偶综合症
快乐木偶综合症(AngelmanSyndrome，简 称AS)，是母源15号染色体q11-q13缺失所 致。 会双手举高，挥舞，脚下不稳，就像被人 牵线的木偶;经常发笑，很快乐的样子。
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印记的基因只占人类基因组中的少数，但在 胎儿的生长和行为发育中起着至关重要的作 用。印记的异常表达，通常带来伴有复杂突 变和表型缺陷的疾病主要表现为过度生长、 生长迟缓、智力障碍、行为异常。目前在肿 瘤的研究中认为印记缺失是引起肿瘤最常见 的遗传学因素之一。
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BWS综合征
包括巨舌、脐凸出或 其他脐异常、躯体巨 大、肝大、一过性低 血糖、上颌发育不良 等
表wenku.baidu.com遗传学—基因组印记
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一直以来人们认为DNA的双螺旋结构决定着 物种生命的表型。
公驴和母马杂交会生下近似于马的马骡； 而公马和母驴杂交，则会生下近似于驴的 驴骡。 同卵双生的双胞胎，在胚胎时期虽然其细 胞核DNA序列完全一致，但是在生长发育过 程中，却会培养出不同的性格，而且身体 健康状况也不尽相同。
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发 展 历 史
现代表观遗传是指在基因的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，并产生可以遗传的表型。
基因表达模式
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表观遗传学的特点
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； 可逆性的基因表达调节，也有较少的学者描 述为基因活性或功能的改变；
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印记过程
在胚胎时期，原始生殖细胞(primordial germ cell，PGC）形成期间，细胞中的印 记被擦除(去甲基化)；当原始生殖细胞发 育至成熟的配子这一阶段，又重新建立起 基因组印记(重新甲基化)； 甲基化的重建决定了细胞分化的命运，形 成的印记，在体细胞分裂中稳定遗传。
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ZFP57通过结合甲基化DNA的六聚核苷酸序 列TGCCGC，抑制基因表达。 TRIM28是一种转录中介因子，是许多基 因转录调控复合体中的桥梁分子。 DNMT1属于DNA甲基化转移酶家族，既能 催化重头甲基化又能维持甲基化DNA。
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胰岛素样生长因子2( IGF2) 存在基因组印记 的现象， IGF2能促进细胞的增殖、分化以及 个体的生长发育并抑制细胞凋亡 。IGF2基因 组印记与多种肿瘤的发生、发展相关 。 来源于父方的基因Igf2对胚胎的贡献是促进胎 儿生长，加速其发育，促进胎盘发育为胎儿提 供更多营养。父系表达基因tgf2的缺失导致胎 儿在宫内生长迟缓。
母源效应蛋白
在卵母细胞成熟过程中，母源基因组转录 本会不断累积。大多会消失，但是仍然还 有一些母源转录本在合子中起作用，为早 期胚胎正常发育所必需。在胚胎基因激活 前，植入前期的早期胚胎发育很大程度上 依赖于母源转录因子、多能因子和染色质 重塑因子等。
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研究的比较清楚的母源效应蛋白是DPPA3、 ZFP57、TRIM28和DNMT1，可以保护印 记基因的甲基化位点，在保护胚胎的发育 的过程中起着重要的作用。
含有一个或几个差异甲基化区(differential methylation domain／region，DMD／DMR)，又称印 记调控区(imprinting control regions，ICR)； 在印记基因的ICR内富含胞嘧啶鸟嘌呤(cytidine— phosphate—guanosine，CpG)的CpG岛，容易被甲基 化修饰； 可逆转。
基因组印记（Genomic imprinting）：又称 遗传印记，是指基因的表达与否取决于它们是 在父源染色体上还是在母源染色体上。有些印 记基因只从母源染色体上表达，而有些则只从 父源染色体上表达。
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基因组印记可以是共价标记（DNA甲基化） 上的，也可以是非共价标记（DNA-蛋白质和 DNA-RNA互作，核基因组定位）。 印记调控区(Imprinting control regions, ICRs)是印记基因表达的关键调控序列，来 源于双亲等位基因中的一个ICR 会被DNA甲 基化标记，这些区域的差异性甲基化 (Differentially methylated regions, DMRs)使双亲等位基因出现差异表达。