基因组表观遗传

①表观遗传学研究基因如何发挥其功能以及基 因之间的互作关系；
②表观遗传学研究的范畴仅涉及DNA序列之外 的使基因表达模式发生改变并可使之在世代 之间稳定遗传的因素。
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1992年Hall将其定义为：在发育过程中遗传因 子和非遗传因子作用与细胞使其选择性控制基 因的表达，并逐步增加表型复杂性的过程。
真核生物活细胞很少有裸露的DNA存在，即使处于 活跃转录时期的DNA也或多或少的与转录装置及 RNA聚合酶结合。未转录的DNA则始终保持与核小 体核心组蛋白的结合，一方面阻止转录因子与其 接触，另一方面可避免收到细胞中游离的核酸酶 及其他化合物的伤害。转录的起始和延伸同染色 质结构的动态变化有关。现有两种模型用于解释 染色质中间的机制：先入模型，动态模型。
在经典遗传学中，人们发现在玉米中有一种叶鞘 花色素的表型变异不涉及基因突变，可通过等位 基因的互作改变基因的表达模式并可以传递给下 一代，这种现象称为副突变。
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在果蝇中发现，一个决定复眼颜色的基因由于染 色体区段倒位而转移到靠近异染色质位置时，可 使该基因沉默，但基因本身并未发生突变，这种 现象称为位置效应。
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染色质重建与表观遗传
真核生物中基因表达在很大程度上受到染色质结构的影
响，组蛋白及其他包装蛋白并非只是简单的结构成分， 它们也参与基因的表达调控。染色质的包装可分为2种 水平，即核小体和30nm的染色质纤维。染色质结构至少 在2方面对基因表达施加影响：
1、染色体的某一区段包装程度决定位于该区段的基因 是否表达；
基因组表观遗传
小组成员：20085078 莫楚 20085090 张浩浩 20085096 李睿
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主要内容
1.表观遗传的定义 2.表观遗传的现象 3.表观遗传的机制（重点介绍） 4.研究表观遗传的意义
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一、表观遗传学（epigenetics）定义：
对表观遗传学的定义在所包含的内容方面有 宽泛和狭窄之别，但在两个主要点上是一致 的：
还有因为等位基因来自上一代性别不同的亲本而 使表达模式发生可遗传变化的基因组印记。
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三、表观遗传机制：
虽然表观遗传学现象不涉及基因或DNA序列改变， 但表观遗传仍然具有物质基础，它们同DNA的序列 组成、基因的空间位置、染色质的构型变化和DNA 的碱基修饰有关。主要的机制有：
1、染色质重建 2、DNA甲基化 3、位置效应
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1、染色质重建
在细胞分裂周期的间期，染色体转变为分布在整个细胞 核基质内疏松纤丝状态的染色质，分为常染色质和异染 色质。在常染色质区，转录调控因子可以和DNA分子接 触促使基因表达。异染色质处于收缩状态，转录调控因 子无法与DNA分子结合，基因保持沉默。细胞分化过程 伴随着染色质构型的改变，这种改变的状态在同类型上 下代细胞间是可遗传的，也是一种典型的不涉及DNA序 列改变却使基因表达模式发生改变的表观遗传。染色质 状态的改变称为染色质重组。
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2、DNA甲基化
DNA分子的化学修饰主要是甲基化。DNA的 甲基化在基因的表达调控中起重要作用。 基因组的甲基化模式可影响表型并能通过 体细胞遗传，但不改变细胞的基因型。
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DNA甲基化与表观遗传
例如：脊椎动物肌肉细胞的前身是肌原细胞，在肌 原细胞分化过程中，基因组发生的显著变化是许多 已经甲基化的DNA的胞嘧啶发生去甲基化。如果在体 外培养的肌原细胞中掺入5-氮脱氧胞苷使其在DNA复 制时取代正常的胞嘧啶从而改变DNA的甲基化状态， 培养的肌原细胞在没有外源诱导因子的作用下可以 分化为肌肉细胞。如果将已分化的肌肉细胞DNA提取 并纯化，然后注射到肌原细胞中，也能使肌原细胞 分化为肌肉细胞。
20世纪90年代中期之后， epigenetics的定义 逐步向狭义方向发展，Russo等将其描述为： 不涉及DNA序列的变异但基因的表达模式发生 了可遗传的改变，并能通过有丝分裂和减数分 离将改变的基因表达模式传递给子细胞或下一 代的过程。
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二、表观遗传现象：
古有云：“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳， 叶徒相似，其实味不同”；同一种中药材在不同 产地，其药效差距甚远。说明相同基因型的生物 在不同的环境条件下表型有很大差别。
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这一实验结果表明： ①细胞命运的确定与基因组的甲基化状态有关； ②DNA甲基化是决定基因表达模式的重要因素； ③DNA甲基化模式可以在上下代细胞间传递； ④DNA甲基化只限于碱基的修饰，并不改变DNA的
序列组成。
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基因组印记
概念： 传给子代的亲本基因在子代中表达的状况取决于基 因来自母本还是父本的现象。该现象在合子形成时 已经决定，是涉及基因表达调控的遗传。
机制： 基因组在传递遗传信息的过程中，通过基因组的化 学修饰（DNA的甲基化；组蛋白的甲基化、乙酰 化、磷酸化、泛素化等）而使基因或DNA片段被 标识的过程。
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正
Igf-2 Igf-2 正常小鼠
交
♀ Igf-2m
Igf-2m 矮小型小鼠
反
♂Igf-2m Igf-2m 矮小型小鼠
交
Igf-2 Igf-2 正常小鼠
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染色质状态的改变有可逆和非可逆之分。
染色质重组可以包括整条染色体，如X染色体失 活；也可以涉及某个染色质区段，如果蝇体节 发育模式完成之后许多同源异型基因必须关闭， 有一组称为Pc-G的蛋白质在其中起关键作用。 他们将核小体的空间排列进行压缩，使染色质 的构型转变成异染色质状态。这种构型改变是 持久性的，可传递给子细胞。
2、假如某一基因可以接触，基因所在的核小体位置及 其周边环境会影响到该基因的表达。
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核小体与基因表达
核小体是染色质的基本结构单位，其核心八聚体 与DNA结合可以阻止转录因子的接触
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染色质重建影响到染色质的精细结构，有足够的 数据证明他对基因表达同样有重要影响。这一过 程涉及一组成为染色体重建装置的蛋白质。
Igf-2 Igf-2m
正常小鼠
Igf-2m Igf-2
矮小型小鼠
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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。
小鼠 Igf-2 基因总是母本来源的等位基因被印迹， 父本来源的等位基因表达，因此是母本印迹。