基因组印记d
219387083_牛DSCAM_基因的基因组印记和DNA_甲基化状态分析
第46卷第3期2023年5月河北农业大学学报JOURNAL OF HEBEI AGRICULTURAL UNIVERSITYVol.46 No.3May.2023牛DSCAM基因的基因组印记和DNA甲基化状态分析靳兰杰1，霍浩楠1，张银蛟1，李冬杰2，陈玮娜3，张 萃1，李世杰1（1. 河北农业大学 生命科学学院, 河北 保定 071000；2.河北科技大学 食品与生物学院, 河北石家庄 050018；3.河北大学 中医学院，河北 保定 071000）摘要：为鉴定牛DSCAM基因的印记状态以及DNA甲基化修饰在调控印记表达中的作用，本研究以牛胎盘和成年牛组织（心、肝、脾、肺、肾、肌肉、脂肪和大脑）为试验材料，利用基于单核苷酸多态（SNP）的RT-PCR直接测序法分析DSCAM基因的印记状态，采用亚硫酸氢盐测序法分析基因启动子区的甲基化状态。
结果发现，在DSCAM基因的第32个外显子上存在1个A/G杂合的SNP位点（rs136908595），利用该SNP位点区分亲本等位基因发现，在被检测的成年牛组织中，DSCAM基因为双等位基因表达；而在胎盘中DSCAM基因为母源等位基因表达。
对牛DSCAM基因启动子区及第一个外显子处402 bp的CpG岛甲基化进行分析，发现在单等位基因表达的胎盘中，2条亲本链间存在差异甲基化区，而在双等位基因表达的组织中，未发现差异甲基化区。
结果表明，DNA甲基化修饰参与调控牛DSCAM基因的胎盘特异性父源印记，可为深入探讨牛DSCAM基因功能和调控机制提供参考依据。
关 键 词：DSCAM基因；基因组印记；等位基因表达；牛；差异甲基化区中图分类号：S823；S813.3 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：文献标志码：AAnalysis of DNA methylation on DSCAM gene in different bovine tissues JIN Lanjie1, HUO Haonan1, ZHANG Yinjiao1, LI Dongjie2, Chen Weina3, ZHANG Cui1, LI Shijie1（1.College of Life Science, Hebei Agricultural University, Baoding 071001, China; 2.College of Food Science andBiology, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China; 3.College of Medical Science,Hebei University, Baoding 071001, China ）Abstract: The DNA methylation status of DSCAM gene in cattle were analyzed to determine the role of DNAmethylation on gene expression. The allelic expression of DSCAM gene was analyzed in bovine placenta and somatictissues including heart, liver, spleen, lung, kindy, muscle, fat and brain by a SNP-based RT-PCR products directsequencing method. The DNA methylation status of CpG island in promoter region of DSCAM gene was analyzedby bisulfite sequencing. An A/G SNP (rs136908595) was found on the exon 32 of bovine DSCAM gene and usedto distinguish the parental alleles. The results showed that DSCAM gene was biallelically expressed in all detectedbovine somatic tissues, including heart, liver, spleen, lung, kidney, muscle, fat and brain. In bovine placenta, DSCAM收稿日期：2023-01-06基金项目： 国家自然科学基金(31372312)；河北省自然科学基金(C2020204004，C2022201058)；河北省人社厅引进留学人员资助项目(C20200332).第一作者：靳兰杰（1997—），女，河北保定人，硕士研究生，主要从事动物基因组学与表观遗传学研究.E-mail:**********************通信作者：李世杰（1971—），女，河北保定人，教授，主要从事动物分子遗传与表观遗传学研究. E-mail:*********************本刊网址：文章编号：1000-1573(2023)03-0091-06DOI：10.13320/ki.jauh.2023.004792第46卷河北农业大学学报gene was maternally expressed based on the SNP (rs136908595). The DNA methylation was analyzed on the CpG island (402 bp) in the promoter region and the first exon of DSCAM gene. A differentially methylated region (DMR) was detected in placenta. However, DMR was not found in spleen, kidney and brain tissues. The results indicated that DNA methylation played a role in the placenta-specific paternal imprinting of bovine DSCAM gene, which provides a reference for further study of the function and regulation mechanism of bovine DSCAM gene ,which provides a reference for further study of the function and regulation mechanism of bovine DSCAM gene and regulation mechanism of bovine DSCAM gene.Keywords: DSCAM gene; genomic imprinting; allelic expression; cattle; DMR1 材料与方法1.1 供试样品的采集印记状态分析包括成年荷斯坦奶牛的组织和胎盘。
表观遗传学与基因组印记模板
研究背景
• 经典的孟德尔遗传理论的一个基本 假设是在二倍体生物的基因组中, 一个等 位基因无论来自父方还是母方, 其遗传性 质和表型特征是相同的, 即在同一位点的 等位基因中父方基因与母方基因的作用 是无区别的, 认为双亲的性状具有等同的 遗传性, 而且可以预测遗传性状在后代中 的分离。
然而有些种间杂交后代的性状表现 与此理论不符
CH3 CH3
X Gene A
Gene B
B
Paternal
[
]
Maternal deletion
Maternal
[
A
Paternal
Gene A
CH3 CH3
X
]
Gene B
Prader-Willi
Angelman
These two very different syndromes are caused by the same deletion
基因组印记 Genomic Imprinting
经典的遗传方式及发展:
1.孟德尔式遗传（细胞核遗传）
染色体遗传 2.非孟德尔式遗传（细胞质遗传）
非染色体遗传 3.印记遗传 母系遗传
1. 按照孟德尔遗传定律，来自父母双方的基 因组在功能上是相同的。
2. 与此相矛盾的是，在哺乳动物中发现基因 组印记（genomic imprinting)的现象，并因 此建立了核不等价(nuclear non-equivalency) 理论。
概念：基因组印记
• 基因组印记是指二倍体细胞中的父母亲特异的基因 表达。 • Describes the differential expression of genetic material at chromosomal/allelic level, depending on that material being maternal or paternal in origin. • 两个等位基因中只有一个基因表达；可遗传的修饰， 并且不改变基因序列的组成 • Genomic imprinting is an epigenetic process that marks DNA in a sex dependent manner, resulting in the differential expression of a gene depending on its parent of origin.
表观遗传学—基因组印记
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”。
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。
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。
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。
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。
基因组印记方法
基因组印记方法
基因组印记呀，这可是个超有趣的东西呢。
基因组印记简单来说就是一种特殊的基因表达调控方式。
就好像基因也有自己的小脾气，有些基因呢，它只听爸爸或者妈妈的“话”，只表达来自爸爸或者妈妈的那个基因拷贝，而把另一个拷贝就给沉默掉啦。
那怎么知道哪些基因有这种印记呢？科学家们有好多巧妙的方法哦。
一种常见的就是通过观察基因的甲基化状态。
甲基化就像是给基因戴了个小帽子，如果某个基因在来自爸爸或者妈妈的染色体上甲基化状态不一样，那这个基因很可能就是印记基因啦。
比如说，在某个基因的爸爸给的那个拷贝上甲基化很多，这个基因可能就不表达了，而妈妈给的那个没那么多甲基化，就正常表达，或者反过来。
这就像基因上的一种特殊标记，告诉细胞该听谁的“指挥”。
还有一种方法是通过研究一些特殊的遗传现象。
比如说某些遗传病，它只在从爸爸或者妈妈那里遗传过来的时候才发病。
这时候就可以怀疑是不是基因组印记在捣乱啦。
就像有个调皮的小捣蛋鬼藏在基因里，只有特定的遗传途径才会让它把病给引发出来。
另外呢，现在的技术可发达啦，像高通量测序技术也能帮助研究基因组印记。
通过对大量的基因序列进行测序分析，能够发现那些在表达上有偏向性的基因，也就是可能存在印记的基因。
这就像是大海捞针一样，在海量的基因信息里把那些特别的基因给找出来。
基因组印记名词解释生物化学
基因组印记名词解释生物化学嘿，你知道基因组印记吗？这可真是个超级有趣的东西呢！就好像每个人都有自己独特的标记一样，基因组印记就是在基因组上的一种特殊“标记”。
比如说，你想想看，我们每个人的性格是不是都不太一样呀？这其实就有点像基因组印记在起作用呢！有些基因可能会因为印记的存在而表现出不同的活性。
基因组印记可不是随随便便就出现的哦！它是在生物的发育过程中逐渐形成的。
就好比盖房子，一砖一瓦慢慢搭建起来的。
它会影响基因的表达，进而影响生物的各种性状和特征。
哎呀呀，你能想象吗？如果没有基因组印记，这个世界会变成什么样呢？是不是很多生物的特性都会变得乱七八糟呀！就像一个没有秩序的大混乱！
在细胞分裂和遗传的过程中，基因组印记起着非常重要的作用呢。
它就像是一个精准的调控器，控制着基因的开关。
我再给你举个例子吧，就像一辆汽车，基因组印记就是那个控制车速和方向的关键部件。
如果这个部件出了问题，那车子还能正常行驶吗？
基因组印记还和很多疾病有关系呢！如果它出现了异常，可能就会导致一些疾病的发生。
这可不是开玩笑的呀！
所以说呀，基因组印记真的超级重要呢！它就像是生物世界里的一个神秘而又关键的密码，等待着我们去深入探索和理解。
我觉得我们真的应该好好研究它，这样才能更好地了解生命的奥秘呀！你说是不是呢？。
基因组印记名词解释
基因组印记名词解释基因组印记（GenomeImprinting）是一种突变性遗传现象，它是指基因组中特定区域的某一父系或母系的基因活动明显强于另一父系或母系的基因活动，从而导致相同的基因组复制，只有一个父系或母系的基因会发挥功能。
基因组印记最初是在动物模式物种中发现的，然而，随着基因测序技术的不断发展和发现，它的发现已经跨越了植物模式物种，例如拟南芥和拟南芥等。
基因组印记是一种重要的遗传过程，它具有重要的生理功能和生物学意义。
在一些模式物种中，它最先用于识别特定区域的某一父系或母系的基因活动，从而解释特定染色体定位的性染色体不同表达，以及相关疾病的发生，如格孔病（BeckwithWiedemann综合征）。
此外，基因组印记在发育和表达调控中也发挥着重要作用。
它能够影响DNA甲基化、RNA甲基化以及DNA和RNA水解的水平，从而调节一系列的生物学过程，如器官发育，基因表达，胚胎发育以及胚胎干细胞的形成和功能。
基因组印记的发现也潜在地影响着基因治疗和植物基因编辑技术的发展，例如基因治疗技术可以替代某些疾病的病因性损伤，而植物基因编辑技术可以在植物中实现精准调控，以增加植物的产量或改善植物的环境耐受性。
因此，可以说基因组印记的发现为生物基因组研究、医学医药应用以及植物育种技术等方面提供了新的研究工具。
发展了更多技术，如全基因组测序、表观遗传学研究方法等，以更深入地研究基因组印记，了解基因活动的变化，识别疾病的分子机制，以及对密码子结构文字进行精确编辑等。
基因组印记的发现和发展为生物学提供了新的研究途径和工具，尤其是在临床诊断和治疗方面，它将作为一种重要的研究工具，为临床诊断提供有力的参考，为临床治疗和药物研发提供新的解决方案。
同时，基因组印记还可能提供一种新的模式，以研究特定基因变体下基因活动及相关表型变化，从而在一定程度上改善了基因组研究的空白。
综上所述，基因组印记是一种重要的遗传过程，它具有重要的生理功能和生物学意义。
基因组印记名词解释
基因组印记名词解释什么是基因组印记？基因组印记（GenomeImprinting）是一种更新型的研究方式，它可以在有关基因组内部信息的学科中引入新信息。
它使我们能够揭示基因组不同位置的特定基因的特征，从而更好地理解它们的功能和调节方式。
基因组印记可以被认为是基因组研究的一种组成部分。
它以检测和鉴定特定基因组位置上特定基因的活性为基础。
因此，基因组印记可以改变基因表达的特定方式，研究人员可以通过此类手段检测特定基因的特定活性。
基因组印记的概念背后的基本原理是一种特殊的染色体特征，即“基因组印记”。
该印记是指一个较大的基因组片段（称为“印记基因”），可以导致染色体上的其他基因的活性发生变化，以及胞嘧啶乙烯酸（CDT）的改变。
CDT是一种染色质结构，它将基因组片段与其他基因组序列隔离开来，从而改变其他基因的活性。
由此形成的基因组印记可以被视为基因组内部信息的表达形式，是探索基因组本身特性的重要工具。
实际上，基因组印记的发现不仅仅是一个学术上的术语，它也为生物学家们提供了一种新的研究工具研究基因的活性及其调节的方式。
具体而言，基因组印记主要用于改变基因表达水平，因此可以根据研究目的调节基因的活性。
例如，研究人员可以利用基因组印记来探索特定基因的表达水平，从而发现其在生物学过程中的关键作用。
基因组印记不仅仅是一个学术术语，它还具有重要的实践意义。
例如，基因组印记可以被用于研究和表达多态性，它可以帮助我们更好地理解某些疾病的发生机制，比如癌症的发生。
此外，它还可以用作研究遗传学的一种新手段，帮助我们探索特定基因的功能，从而为治疗和防治各种疾病提供依据。
总之，基因组印记是一个非常重要的学术术语，它能够为基因组研究引入新的信息，以帮助我们更好地理解基因组内部信息，为生物学研究奠定坚实的基础。
表观遗传学-基因组印记教学教材
04
表观遗传学与疾病
表观遗传学与疾病的关系
表观遗传学是研究基因表达水平上遗传变异的一 门科学，它与疾病的发生和发展密切相关。
环境因素、生活习惯、饮食等可以通过表观遗传 机制影响基因的表达，进而导致疾病的发生。
表观遗传学的重要性
总结词
表观遗传学对于理解生物学过程、疾病机制和环境影 响等方面具有重要意义。
详细描述
表观遗传学在多个领域都具有广泛的应用价值。首先 ，它有助于我们深入理解生物体的发育和生理过程， 阐明一些生物学现象的机制。其次，表观遗传学对于 疾病的研究和治疗也具有重要意义，它可以揭示疾病 的发病机制，并提供新的治疗策略和药物靶点。此外 ，表观遗传学还能帮助我们了解环境因素对人类健康 的影响，为预防和治疗相关疾病提供科学依据。
组织特异印记基因
指在特定组织或器官中表达的基因，其表达水平受 到表观遗传修饰的影响，这种影响通常与发育和分 化过程中的细胞命运决定有关。
肿瘤相关印记基因
指在肿瘤发生和发展过程中起重要作用的基因，其 表达水平异常与肿瘤细胞的增殖、分化和转移有关 。
基因组印记的生物学意义
基因组印记是生物个体发育和表型形成的重要调控 机制之一，它能够影响个体的生长发育、行为和代 谢等生理过程。
表观遗传学-基因组印记教学 教材
目
CONTENCT
录
• 表观遗传学简介 • 基因组印记 • 表观遗传学与基因组印记的关系 • 表观遗传学与疾病 • 展望与未来研究方向
01
表观遗传学简介
表观遗传学的定义
总结词
表观遗传学是一门研究基因表达方式如何受到环境和其他非基因 序列因素影响的科学。
表观遗传学—基因组印记25页文档
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
Байду номын сангаас表观遗传学—基因组印记
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
亲代印迹名词解释
亲代印迹名词解释
亲代印迹又称基因组印记、基因组印迹或者配子印迹，是指在配子或合子发生期间，来自亲本的等位基因或染色体在发育过程中产生专一性的加工修饰，导致双亲中某一方的等位基因被沉默,从而使后代体细胞中两个亲本来源的等位基因有不同的表达活性的现象。
相应地，具有这种差异的基因就被称为印迹基因。
另一种解释是亲代印迹是指仅一方亲本来源的同源基因表达,而来自另一亲本的不表达。
遗传印记技术不仅是一种生物学技术，而且是在涉及血缘分析和刑侦分析的民事领域也同样被采用的分析技术，因而是牵涉到社会演化问题的一个关键领域。
基因印迹中，卵子和精子中对同一基因的不同程度的甲基化，几乎所有的印迹基因都有一些序列成份在两个不同亲本来源的等位基因中仅有一方是甲基化。
这些序列被称为差异甲基化区域。
基因组印记 的概念是
基因组印记的概念是基因组印记（Genomic imprinting）是一种遗传现象，指的是物种个体的特定基因副本在遗传传递过程中出现基因组中特定一部分基因被特殊修改的现象。
这种修改是通过DNA上的化学标记引起的，主要包括DNA甲基化和组蛋白修饰。
基因组印记是一种父母亲染色体上特定区域的表观遗传变异，通过修改基因的方式，在父亲或母亲的基因副本上引入特定的化学标记。
这种化学标记可影响某些基因的表达，从而在对应基因副本上产生差异的表观表达模式。
这种父或母亲特异的基因表达方式可以在个体发育和生理过程中发挥重要作用。
基因组印记对于正常发展和生殖健康都非常关键。
众所周知，父亲和母亲的遗传物质都参与到孩子的基因组合中。
但是，在某些基因上，只有来自父亲的基因表达，而母亲的基因则被“沉默”。
反之亦然，某些基因只有来自母亲的表达，而父亲的则被“沉默”。
这种基因组印记的存在使得个体在遗传上形成了一种特殊的父母亲染色体间的影响力竞争。
基因组印记的重要性在于它对个体的发展和生理过程起着关键作用。
例如，某些基因组印记可能控制个体的生长和分化过程，对胚胎发育、器官形成和调节体细胞的功能发挥重要作用。
不仅如此，基因组印记还可以影响个体的行为和认知发育。
一些研究表明，基因组印记可能与肿瘤的形成和神经发育相关疾病有关。
基因组印记是一种复杂而动态的遗传现象，它可能受到环境因素的影响。
一些研究表明，外界环境中的营养不良、药物暴露、化学物质和毒素都可能对基因组印记产生影响。
这种环境因素对基因组印记的改变可能会导致遗传物质的错配和功能异常，对个体的发育和健康造成长期和持久的影响。
总体而言，基因组印记是一种通过特殊的表观遗传机制产生的遗传现象。
它通过永久性修改基因副本上的化学标记，使得个体在基因表达上出现父母亲特异的差异。
这种差异可能对个体的发育、生长、生殖和健康产生重要影响。
基因组印记的研究不仅可以深化我们对遗传学的理解，还可以揭示出某些疾病的发生机制，并为未来疾病预防和治疗提供新的思路和方法。
基因组印记与研究方法
4
▪ 印记基因中来自双亲的两条等位基因只有一个表达， 另一个不表达或表达甚微。 母系印记：母本等位基因沉默（父本表达）的印记
17
chromosome7
gene
imprinting control region
gene
Igf2
thranscription factors?
CTCF
H19
other proteins ? enhancer
gene
Wsb1
chromosome11
gene
Nf1 imprinting control region-associated site
▪ 2.4 印记基因的发生常与该基因编码区、启 动子区以及其上下游区域特定的CpG序列有 关，这些特定序列的甲基化状态常影响亲本 特异性。
9
▪ 2.5 基因印记的发生常有组织特异性和 发育阶段特异性。
▪ 2.6 基因组中存在印记维持元件，这些 印记维持元件的缺失会导致部分印记基 因印记的丢失。
10
transcription factory
18
▪ 3.2 乙酰化 ▪ 组成核小体的组蛋白的不同氨基酸残基的乙
酰化一般和活化的染色质构型和有表达活性 的基因相关联。 ▪ H4组蛋白的乙酰化可能通过调节染色质的结 构参与印记。
19
▪ Igf2-H19 区域启动子区内H4的乙酰化水平在 两条亲本染色体上存在差异，表达的等位基 因比沉默的等位基因乙酰化水平高 。
12
印迹基因的概念及重要意义
1.印迹基因的概念及重要意义概念:基因组印迹是特指来源于亲本的等位基因进行不对称后成修饰后而导致的单等位基因表达的现象。
这种在生物进化中形成的、有规律而又受控的基因失活是机体中基因表达调节的一种重要方式。
2. 研究印迹基因的重要意义:已有的资料显示，印迹基因对胎儿生前的生长及其谱系发育起着重要的作用，动物的发育过程、某些遗传疾病及癌症的发生过程都与基因印迹密切相关；印迹基因在哺乳动物配子中总是优先表达，这就开启了一个与发育相关的重要开关，使哺乳动物能依据环境的特点向最优化的种系方向发育。
进一步筛选出和克隆出更多新的印迹基因，并进行印迹机制的深入研究对于进一步理解个体发育、遗传疾病及癌症的发生机制具有重要的意义。
3. 印迹机制在哺乳动物中所发现的印记基因大都具有如下几个特点：⑴很少是单独存在的，大约有80%以上都是与其他的印记基因呈簇排列；⑵所有的印记基因都有一个或几个印记中心IC（imprinting center, IC），也即差异甲基化区DMR（differentially methylated region, DMR）；⑶在印记基因的DMR内，有富含CpG 的CpG 区（CpG island）；⑷基因印记是可以逆转的。
4. 哺乳动物印迹基因的生命周期（如附图1）：哺乳动物印迹基因的生命周期大致可概括为印迹的建立印迹的维持印迹的去除通过实验分析证明DMR对印迹具有首要的重要性，一个DMR也可称之为印迹调控区（ICR),ICR是如何对体细胞中单等位基因表达进行调节的呢？(附图2. )(1) ICR作为基因调控的元件，必须通过顺式作用明显地能影响基因的表达。
(2) 这些ICR调控元件能通过甲基化或甲基化缺失使一个亲本的等位基因处于“关”的状态，而另一个亲本的等位基因则处于“开”的状态，这种效应能通过配子遗传。
这就产生了等位基因的反式活化或失活，即单等位基因的表达。
(3) 含有多个印迹基因的大基因蔟需要通过一个双向印迹中心来调控双亲的等位基因5. 印迹基因研究模型研究基因研究模型主要有:(1) 干细胞(2) 利用平衡易位（如相互易位和罗伯逊易位）获得的杂合胚胎(3)大片断DNA转基因动物干细胞作为印迹基因研究模型所具有的优良特性:(1) 干细胞是二倍体，他们仅含有父源或母源的染色体并可诱导分化，使其最终分化为孤雌胚胎、孤雄胚胎或不对称的父母源染色体区；(2) 进行嵌合体发育潜能评估实验时，它能保留印迹；(3) 能提供一个基本的胚胎和嵌合体体外分化体系；(4) 能够提供足量的细胞物质（如DNA）以用于染色体结构分析。
基因组印记名词解释
基因组印记名词解释基因组印记是指以DNA为原料，由一定的结构和方式而形成的生物记录。
它们是细胞的进化历史，由古代细胞经过几十亿年的演化而形成的模式。
该模式结合了发育生物学、遗传学、分子生物学和其他生命科学研究中的概念，可以描述一个物种在它的特定历史时间内被进化和维持的过程，以了解不同物种之间的关系，以及人类和其他物种之间的关系。
基因组印记有着多种形式，可以划分为三类：发育印记、表观遗传学印记以及分子遗传学印记。
发育印记指的是物种的发育过程中，形成的形态和结构特点。
这种印记可以帮助描述和分析动物的进化历史，用于识别物种。
表观遗传学印记指的是基因组中有着特殊表观效应的基因和组合，它们可以调控和影响基因组中特定基因的表达。
最后，分子遗传学印记指的是基因组中的某些分子特征，比如基因的次序或特定标记，它们可以用来鉴别物种的祖先本身的特殊特征。
基因组印记在进化及系统发育研究上有着重要的意义，因为它们可以提供有关一个物种进化及发育的详细信息。
同时，研究者还可以利用基因组印记来比较不同物种之间的相似性和差异性，从而推断它们之间的亲缘关系。
基因组印记也可用于生物通用性检测与鉴定，用于特定物种的识别，也可用于动物及植物在环境变化中的生物迁移研究。
基因组印记也可以用于病原微生物的识别，微生物病毒的基因组印记可以用于对病毒的风险评估，以此来识别潜在的病毒或细菌。
同时，基因组印记也可用于植物的认证，用来识别植物品种、判断品种的可传输性，以及优化植物种质资源的利用。
基因组印记不仅用于描述物种的历史和进化，而且也可以被用于鉴定和标记物种，甚至可以用于预测物种的未来变化情况。
它是一种深入了解物种真实起源和种群演化历史的有力工具。
因此，基因组印记功能的开发和研究不仅有助于鉴定物种，还有助于更好地理解物种的进化和变化情况，进而为更好的生物多样性保护，物种保护，气候变化适应提供重要的理论支持和实践经验。
基因组印记的检测方法
基因组印记的检测方法
1. 通过基因测序来检测呀！就像给基因组做一次全面的“扫描”，比如说对小鼠的基因组进行测序，看看其中的印记情况。
2. 甲基化分析也很不错哦！这就好比是在基因组上寻找特殊的“标记”，像检测人类胚胎细胞中的甲基化状态。
3. 连锁分析也能派上用场呢！它像是在庞大的基因网络中寻找线索，如同在研究某个家族的基因连锁情况。
4. 芯片技术也是个好办法呀！仿佛给基因组绘制了一幅详细的“地图”，比如对特定疾病相关的基因组印记用芯片技术检测。
5. 核酸酶保护分析法也值得一试呀！就像拿着一把“宝剑”去解开基因组印记的秘密，像对某些植物的基因组进行这种分析。
6. 荧光原位杂交技术可厉害啦！就如同给基因组打上了“闪光点”，例如在检测细胞中的特定基因印记时使用。
7. 等位基因特异性表达分析也很有用哦！这就好像是在分辨基因组中“兄弟姐妹”的不同，像分析某个基因在不同个体中的等位基因表达差异。
8. 还有染色质免疫沉淀法呢！简直就是抓住基因组印记的“小尾巴”，好比用它来研究癌细胞中的基因组印记情况。
我觉得这些检测方法各有各的优势和适用场景，它们就像是一群各具本领的“侦探”，帮助我们解开基因组印记的神秘面纱！。
先天畸形—概述及基因组印记异常
先天畸形—概述及基因组印记异常北京大学基础医学院 李英在介绍先天畸形发生之前，我们先来看一个小故事。
这是一对连体的姐妹，那么这对姐妹她是伊朗人。
一个叫拉蕾一个叫拉丹，她们联体已经28年了。
由于连体的痛苦她们不甘忍受，所以2003年的时候她们决定“分首”。
这是当时的媒体报道，要知道由于这对联体畸形的姐妹，她们的头部相连。
并且头部有一个向大脑供血的一根共用的动脉，因此这个手术相对危险。
但是“分首”的危险并没有阻止她们，因此开始进行了手术。
那么在手术当中真的遇到了危险和困难，但是始终没有动摇姐妹“分首”的决心。
结果是什么样子呢？结果是很悲惨的，双花凋谢，拉蕾和拉丹双双凋亡。
那么从这个故事里边我们看到，先天畸形它的后果是相当严重的。
因此我们要了解先天畸形是怎么产生的，那么又怎样预防，所以下面我们就来给大家介绍先天畸形。
什么是先天畸形呢？先天畸形的概念是由于胚胎发育异常而引起的人体形态结构的异常，那么我们说研究先天畸形发生的原因、机理、分类和预防的科学，我们又称为畸形学。
那么畸形学是胚胎学的一个重要的分科，这是关于和先天畸形概念相关的一个重要的学科，另外和先天畸形相关的概念，我们还有一个叫做出生缺陷（ birth defect ），那么出生缺陷又称为发育缺陷或者是先天性异常。
出生缺陷在我们临床上是经常听到的，那么出生缺陷和先天畸形是什么关系呢？先天畸形是在胚胎发育过程当中，因发育异常引起的人体形态结构的异常。
而出生缺陷是在胚胎发育过程中，由于发育紊乱，引起除了形态结构的异常以外，功能上、代谢上、精神上、行为上、遗传上等各个方面的异常，因此从这里来看出生缺陷涵盖的内容还更广泛一些。
但是出生缺陷和先天畸形是不可截然分开的，因为有些遗传性、代谢性出生缺陷，在出生的时候你很难看到他有畸形，而且很难及时的确诊。
但是有些疾病还常常伴有先天畸形。
如果伴有先天畸形这样的出生缺陷就很容易确诊了。
举个例子来说，比如说这个粘多糖贮存积症，它就常常伴有骨骼的异常，那么半乳糖血症，还伴有白内障或者其他的一些先天畸形的发生。
12-基因组分析与基因组印记
第十二章基因组分析与基因组印记第一节基因组分析一、基因组概念及其衡量指标二、基因组的特点三、人类基因组计划四、基因组分析热潮第二节基因组印记一、概念及实验证据二、人类遗传的印记现象三、可能机理第一节基因组分析(geneome analysis)•一、基因组概念及衡量指标•1、概念：基因组(genome)也称染色体组，是指能够维持配子或配子体正常功能的最低数目的一套染色体及其所含的全部基因。
•基因组分析：就是分析基因组的序列、结构、功能等。
•2、基因组大小的衡量指标：基因数和C值。
•基因数：基因数在一定程度上反映了某物种的复杂程度，如病毒、大肠杆菌、真菌、高等植物、海胆、人等的结构基因数目依次为数十、约3000、约7000、约15000、约14 000、约35000。
•病毒，细菌的基因组比较简单，而真核生物，特别是人的基因组比较复杂。
•C值(C Value):一个物种的单倍体基因组的DNA总量是相对恒定的，通常称之为该物种的C值(C Value)。
※图13-10是不同种类生物基因组DNA的C值分布范围•从图13-10中可以看出，C值最小的是原核生物的支原体，小于106bp，最大的是真核生物中的某些显花植物和两栖动物，它们的C值可达1011 bp。
•从原核生物到真核生物，C值愈大，基因组大小、DNA含量、进化复杂程度、生物结构和功能的复杂程度愈高，需要的基因数目和基因产物种类愈多。
•但是，万物之灵的人，其C值只有109bp，而肺鱼的C值则为1011bp，比人的高出100倍。
•C值的大小并不能完全说明生物进化的程度和遗传复杂性的高低，这种生物进化复杂性与C值大小的不一致现象，就是C值悖理(C value paradox)。
•解释：生物复杂性及进化程度依赖于遗传物质的数量和质量。
高度进化及遗传复杂性必需要一定数量的遗传物质作为基础。
在遗传物质较少时，遗传物质数量是进化的主要限制因素，数量的增加，可大大增加生物的复杂性及进化层次。
医学遗传学名词解释超级版
遗传印记：一个个体来自双亲的某些同源染色体或等位基因存在着功能上的差异，因此当它们发生相同的改变时，所形成的表型却不同，这种现象称为遗传印记，也称基因组印记或亲代印记。
错义突变：碱基改变导致所编码的氨基酸发生改变，即由一种氨基酸密码子变为另一种氨基酸密码子，这类突变称为错义突变。
基因突变：基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变称为基因突变。
基因诊断：基因诊断又称DNA诊断或分子诊断，通过分子生物学和分子遗传学的技术，直接检测患者体内遗传物质的结构或表达水平是否异常而作出或辅助临床诊断的技术。
基因治疗：运用重组DNA技术，将具有正常基因及其表达所需的序列导入到病变细胞或体细胞中，以替代或补偿缺陷基因的功能，或抑制基因的过度表达，从而达到治疗的目的。
抑癌基因：是人类正常细胞中对细胞增殖分化有调节作用，对细胞的异常生长和恶性转化起抑制作用的基因。
也称肿瘤抑制基因、隐性癌基因。
人类ABO血型由9q34上的一组复等位基因决定。
外显率：指在一个群体中一定基因型的个体在特定环境中，显示预期表型的百分率。
遗传度（又称为遗传率）：是在多基因疾病形成过程中，遗传因素的贡献大小。
常染色体隐性（AR）遗传病：一种遗传病的致病基因位于1～22号常染色体上，其遗传方式是隐性的，只有隐性致病基因的纯合子才会发病。
X连锁隐形遗传病：如果一种疾病的致病基因位于X染色体上，女性杂合子并不发病，这种疾病就称为X连锁隐形遗传病。
X连锁显性遗传病：一种疾病的致病基因位于X染色体上，如果杂合子表现发病，这种疾病就称为X 连锁显性遗传病。
亲缘系数：指两个有共同祖先的个体在某一基因座上具有相同等位基因的概率。
遗传异质性：几种基因型可以表现为同一种或相似的表型，这种表型相似而基因型不同的现象叫做遗传异质性。
基因频率：指群体中某一基因在其所有等位基因数量中所占的比例。
任何基因座位上全部基因频率的总和等于1。
多基因家族：由一个祖先基因经过重复和变异形成的一组来源相同、结构相似、功能相关的基因。
基因印记的分类
基因印记的分类一、引言基因是生物体内控制遗传信息的重要组成部分，而基因印记则是基因表达的一种特殊调控方式。
基因印记是指来自父母的基因在子代中表达的方式不同，这种差异主要是由于基因在染色体上的特殊标记所致。
基因印记的分类可以帮助我们更好地理解基因调控的机制，进而推动相关领域的研究和应用。
本文将围绕基因印记的分类展开讨论。
二、基因印记的分类基因印记主要分为两类：母源印记和父源印记。
具体而言，母源印记是指母亲的基因在子代中表达受到抑制，而父源印记则是指父亲的基因在子代中表达受到抑制。
1. 母源印记母源印记是指来自母亲的基因在子代中表达受到抑制的现象。
这种抑制主要是通过特殊的化学修饰方式实现的，例如DNA甲基化。
母源印记在胚胎发育和成年后的生理过程中起着重要作用。
母源印记的主要机制是通过抑制基因的转录活性，从而影响基因的表达水平。
2. 父源印记父源印记是指来自父亲的基因在子代中表达受到抑制的现象。
这种抑制主要是由于父源基因上的特殊标记所致。
父源印记在胚胎发育和成年后的生理过程中也扮演着重要角色。
父源印记的主要机制是通过抑制基因的转录活性，从而影响基因的表达水平。
三、基因印记的意义和应用基因印记的分类不仅有助于我们理解基因调控的机制，也为研究基因相关的疾病提供了重要线索。
通过研究不同类型的基因印记，我们可以深入探究基因表达调控的细节，为疾病的早期诊断和治疗提供新的思路和方法。
基因印记的分类还对生物学研究和生物技术应用具有重要意义。
通过了解不同类型的基因印记，我们可以更好地设计和优化基因治疗、基因编辑等技术，以实现精准医疗和个性化治疗的目标。
四、结论基因印记的分类是基因调控研究中的重要内容，它帮助我们理解基因表达调控的机制，推动相关领域的发展。
母源印记和父源印记是基因印记的两大类别，它们在胚胎发育和成年后的生理过程中发挥着重要作用。
了解基因印记的分类有助于深入研究基因相关的疾病，并为生物技术的发展提供新的思路和方法。
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母系 父系 父系 母系 母系 父系 母系 母系
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一、印记的发现
• McGrath和Solter的小鼠核移植实验(1984)： 种质细胞在受精发育过程中 雄原核替代雌原核 雌原核替代雄原核 胚胎组织 胎盘组织 胚胎死亡
可见，父系和母系基因组在发育过程中 担负的任务是不同的，且两者同时存在 是正常发育所必需的
一、印记的发现
• DeChiara小鼠Igf2基因敲除实验(1991)：
发现印记基因的存在，一些印记基因还是重要经
济性状的主效基因，对家畜的胚胎发育和出生后
生长起着重要的调控作用；
一、印记的发现
迄今为止，除人类和哺乳动物外，报道印
记的物种还有有袋类动物和种子植物。而在鸟 类、鱼类、爬行类和两栖动物中普遍认为不存
在印记。
二、印记基因的特 点
(1) 印记基因成簇存在
印记控制中心(imprinting control elements，ICE) 交互印记
平衡运动困难，有颤抖的步伐与颤动的四肢，时有
癫痫症状。
3、 BWS (Beckwith-Wiedemann Syndrome) 贝克威思-威德曼症候群 生长过剩综合征
病因：11p15.5印记区印记基因(主要是IGF2和CDKN1C) 的表达异常 症状：舌巨大，脐膨出和生长过剩为三大主要特征，同时
1、冲突假说
基因作为选择的单位，通常编码一种“自私”策略， 以使自身能够生存并传播到将来的世代 在雌性哺乳动物怀孕期间，母亲提供给胎儿的营养 总量一方面影响母亲未来的生殖潜能，另一方面也
影响当前胎儿的生存状态 对当前和未来生殖的权衡便构成了冲 突假说的中心
• 父本基因使自己的后代尽量多地从母本吸收营养， 因而父本基因尽量促进个体生长 本身不表达抑制生长的基因 父系印记
伴有内脏肿大（主要为肝、肾和脾的肿大），出生时低血
糖，单侧肥大（身体的一侧生长过剩）等生长异常。
4、 RSS (Russell-Silver Syndrome) 罗素-西弗氏症候群 不对称身材-矮小-性发育异常综合征
病因：11p15.5印记区印记基因(主要是IGF2和CDKN1C) 的表达异常 症状：身材矮小，发育迟缓，面部特征异常，四肢长度不 对称，第五手指弯曲向内，单侧肥大（身体的一侧生长过
这种雌核发育和雄核发育的胚胎均不能完成发育
的全过程。进一步观察发现雄核发育者胚胎生长不良，
而胎盘发育相对良好；雌核发育则呈现相反的状态， 胚胎生长良好，胎盘发育较差。认为父源基因组的印 迹基因表达促进胎盘生长，而母源基因组的印迹基因 表达则有利于胚胎生长，两者均为正常胚胎发育所必
需。
在人胚胎发育异常中所见到葡萄胎（hydatidiform mole）就是父本印迹的典型例子，这种发育异常的胚胎具 有完好的胚外组织，高度增生的滋养层，水肿的绒毛，但 无胎儿成分，这是由于一个卵细胞被两个精子受精，使卵 细胞中的母亲基因不能参与发育，或在一个“空”卵中形 成重叠的精子原核。
Air
Air
(3)、XIST基因的反义转录调控模式
甲基化
Xi
Xist基因
P
Tsix启动子
Xa Xist基因 Xi：失活的X染色体 Xa：有活性的X染色体
P
2、DMR的形成机制
DMR形成
父源染色体 母源染色体 非印记基因 印记基因 DNA 甲基化
印记基因与非印记基因的甲基化在生命周期中变化的异同点：
剩）等生长异常。
5、 肿瘤 (Tumours)
病因：任何印记基因的表达异常
症状：略。
如：Wilms tumor (nephroblastoma)
七、基因组印记与进化
• 在二倍体中，一些有害的退化性突变被隐藏而在单倍体 中则显现出来，因而对生物而言，保持两套染色体较一 套染色体更有利。
？
为什么在一些二倍体生物的组 织中，一些基因受印记控制，行为 上类似于单倍体呢？
• 母本基因要尽量的减少营养被某个个体过多吸收， 因而母本基因尽量抑制个体生长 本身不表达促进生长的基因 母系印记
结论：根据营养冲突假说，母方使那些能促进胚
胎和胎盘生长的基因发生印记，而父方却使那些 抑制其生长的基因发生印记，即父本表达的印记 基因是促进生长的基因，母本表达的印记基因是 抑制生长的基因
*大部分印记基因的功能支持冲突假说 *卵生动物不存在印记基因
与现实的矛盾：
一些印记基因与生长无关； 一些与生长有关的印记基因在其他物种中是非印记的； 一些父系印记基因促进生长，母系印记基因抑制生长；
2、适应假说 印记是一种防御机制，可以区分两个亲本 的基因组，从而防止孤性生殖、染色体增加或 丢失、不利的体细胞突变等现象的发生。鱼类 有单性生殖，鸟类有孤雌生殖，因而这些物种 中不存在印记。
父系敲除，则发育成的动物个体小
母系敲除，则动物的个体没有变化 雌性敲除小鼠，它们后代的个体大小也没有变化 进一步的实验证实父系的等位基因被敲除后，Igf2不 再表达
首次证实了印 记基因的存在
小鼠Igf2基因为第一 个被鉴定的印记基因
正 Igf-2 Igf-2 正常小鼠
交
遗传印迹 反 ♀ ♂
Igf-2m Igf-2m 矮小型小鼠
达(Hikichi et al., 2003 )
二、印记基因的特点
(5)印记基因遗传印记的保守性
即大多数印记基因在不同的物种中印记状态与印记方 向一致； 如PEG10基因在人、鼠、牛、猪、羊等物种中均表现 为母系印记。
在人类和小鼠中签定的印记基因(部分)
基因名 人 COMMD1 PLAGL1 IGF2R 2 6 6 位置(染色体) 小鼠 11 10 17 人 否 母系 父系 印记状态 小鼠 父系 母系 父系
(2) 非编码RNA基因
通常延伸数百kb，以顺式作用调控邻近编码基因的表达； “正义”RNA基因，如H19、XIST 反义RNA基因，如Igf2r/Air、UBE3A/UBE3A-AS micoRNA基因 其他RNA基因
二、印记基因的特点
(3)差异甲基化区域
差异甲基化区域(differentially methylated region，DMR)，是指染色体上甲基化状态具有 亲本特异性的区域，即来源于不同亲本的DNA 序列甲基化状态不同的区域
而卵巢畸胎瘤（ovarian teratoma）由非受精卵在卵 巢原位孤雌生殖发育而来，由多胚层组织构成，甚至含有 毛发、牙齿、骨骼等结构，由于含有两套母系染色体，产 生分化好但紊乱的胚胎组织，但胎盘结构从未发现过。
六、与基因组印记异常有关的疾病
1、 PWS (Prader-Willi Syndrome) 普拉德-威利症候群 先天性神经异常发育综合征
相同点：都要经历两次去甲基化和重新甲基化的过程；
不同点：
印记基因在经历第一次去甲基化和重新甲基化后甲基化状态保持
不变，非印记基因则在第二次去甲基化和重新甲基化后甲基化状态 保持不变；
印记基因的父源与母源等位基因在经历了第一次重新甲基化后甲
基化状态不同，而非印记基因则在两次去甲基化和重新甲基化的过 程中甲基化状态始终一致；
第五章 基因组印记
一、印记的发现
基因组印记？
组织或细胞中，基因的表达具有亲本选择 性，即只有一个亲本的等位基因表达，而 另一亲本的等位基因不表达或很少表达的 现象，相应的基因则称为印记基因 父系不表达称父系印记 母系不表达称母系印记
一、印记的发现
• Helen Crouse于1960 年在昆虫中首次提出
交 Igf-2 Igf-2 正常小鼠
Igf-2m Igf-2m 矮小型小鼠
Igf-2 Igf-2m 正常小鼠
Igf-2m Igf-2
矮小型小鼠
2013年11月14日
6
一、印记的发现
• 1993年Rainier等和Wgawa等首次发现基因组印记
也存在于人类，印记松驰或缺失可能导致癌症；
• 90年代末到现在，相继在羊、牛和猪等家畜中也
在H19下游存在一个增强子；
Igf2和H19之间存在一个ICE，也是DMR；
甲基化 增强子阻遏蛋白(CTCF)
启动子 印记控制中心
♀
Igf2
H19
增强子
Igf2不转录 H19转录
♂
Igf2 H19
增强子
Igf2转录 H19不转录
(2)、Igf2r和Air的印记盒调控模式
Air
H1-H4甲基化位点 ADS：等位基因差别信号 ADP：ADS特异结合蛋白 DNS：重新甲基化信号 DNP：DNS特异结合蛋白
三、基因组印记的分子机制
1、印记基因表达调控的经典实例
(1)、H19和Igf2的边界元件作用模式
Igf2和H19分别位于人和小鼠的11号和7号染色体； 位于同一基因簇内，位置相邻，Igf2位于上游； 交互印记(Igf2母系印记，H19父系印记)； 在H19基因的上游均有DMR控制基因的表达；
11
11 11 11
Hale Waihona Puke 77 7 7否
否 父系 母系
母系
父系 父系 母系
CDKN1C
11
7
父系
父系
人类
共同
小鼠
68
51 43 33
8
144
2012年12月 /home.html i/printing/implinkhtml