表观遗传学PPT课件

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表观遗传学(共20张PPT)

异性降解的现象。PTGS是启动了细胞质内靶mRNA序列特异性的降解机制。
• 近几年来RNAi研究取得了突破性进展，被《Science》杂志评为2001年的十大科学进展之一，并名列2002年十大科学进展之首。由于使用RNAi技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达，所以该技术已被广泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的基因治疗领域。
表观遗传学 EPIGENETICS
什么是表观遗传学？
表观遗传学是研究除DNA序列变化外的其他机制引起的细胞表型和基因表达的可遗传的改变。表观遗传学调控真核基因表达，与人类重大疾病，如肿瘤、神经退行性疾病、自身免疫性疾病等密切相关。
举两个例子~
在胚胎发育过程中，果蝇存在很多体节。对 Hox 基因来说，在有些体节中表达，有些中不表达。一开始，这种表达或不表达经不在了，由原来不表达（Hox 基因）的细胞衍生的后代呢，这些基因仍然不表达；表达那些 Hox 基因的细胞衍生的细胞，仍然表达。
• 最常见的DNA甲基化形式是将甲基加到胞嘧啶环的 5‘位置上，形成5’-甲基胞嘧啶。哺乳动物中大约有 5%的胞嘧啶被甲基化，而甲基化与否，基因的转录活性相差了上百万倍。
• DNA甲基化的作用主要体现于抑制基因转录活性，而具体的抑制机制还尚未明确
• MeCP1所结合的DNA序列常需要有10个以上的甲基化CpG, 这一蛋白广泛存在于许多组织。
工蜂和蜂王都由同种受精卵发育而来，如果能吃到蜂王浆，就变成蜂后；吃不到就变成工蜂。
与工蜂相比，蜂王的成熟期短平均在半
个月左右，而工蜂则需要二十天以上；
寿命长蜂王可以活几年，而工蜂则只有
几十天的寿命；有生殖能力蜂王每天可
蜂王
工蜂
以产下几百枚卵，而工蜂一般终生都不

遗传学第十二章表观遗传学精选课件.ppt

胞的两条X染色体中会有一条发生随机失活的假说， X染色体基因的剂量补偿。
Y
X
XX
X-染色体失活
24
（一）X失活中心
• 2019年G.D.Penny等发现X染色体的Xq13.3区段有一个X失活中心( X-inactivation center，Xic)，X失活中心有“记数”和“选择”的功能。
• 长1Mb,4个已知基因：Xist；Xce；Tsix；
（三）DNA去甲基化作用（不讲）
13
二、组蛋白修饰
14
15
❖组蛋白密码 ❖组蛋白中被修饰氨基酸的种类、位置和修饰
类型被称为组蛋白密码（histone code）。 ❖组蛋白通过乙酰化、甲基化和磷酸化等共价
修饰，使染色质处于转录活性状态或非转录活性状态，为其他蛋白与DNA的结合产生协同或拮抗效应，属于一种动态的转录调控成分。 ❖类型：乙酰化，甲基化，磷酸化，泛素化， SUMO化，ADP核糖化，脱氨基化，脯氨酸异构化。
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• (一）组蛋白乙酰化作用组蛋白N末端 Lys 上，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。
• 组蛋白乙酰化转移酶（histone acetyltransferase,HAT） • 组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase,HDAC）
• 第一节表观遗传学的分子机制
• 1. 遗传编码信息：提供生命必需蛋白质的编码模板。
• 2. 表观遗传学信息：何时、何地、以何种方式去应用遗传编码信息。
• DNA和染色质上的表观遗传修饰： • DNA甲基化；组蛋白修饰；RNA相关沉默（非编码
RNA）；染色质重塑。
7

2024年度-遗传学表观遗传学PPT课件

研究生物遗传信息传递、表达和调控的科学。
研究领域
包括基因结构、功能、表达调控，基因突变、重组、进化，以及遗传与发育、免疫、疾病等关系。
4
遗传物质基础：DNA与RNA
DNA
脱氧核糖核酸，生物体主要遗传物质，由碱基、磷酸和脱氧核糖组成。
RNA
核糖核酸，参与蛋白质合成过程，由碱基、磷酸和核糖组成。
染色质重塑过程及影响因素
ATP依赖的染色质重塑复合物
01
利用ATP水解产生的能量改变核小体结构，使DNA易于接近转
录因子。
组蛋白变体
02
替换常规组蛋白，改变染色质结构和功能。
非编码RNA
03
通过与DNA或蛋白质相互作用调节染色质结构和基因表达。
Байду номын сангаас
21
组蛋白修饰在基因表达调控中作用
01
组蛋白修饰影响转录因子结合
非编码RNA在肿瘤中发挥着重要的调控作用，包括miRNA、lncRNA 等，它们可通过表观遗传学机制影响肿瘤的发生和发展。
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神经退行性疾病中表观遗传学机制探讨
DNA甲基化与神经退行性疾病
DNA甲基化在神经退行性疾病中的研究日益增多，其与疾病的发生和发展密切相关。
组蛋白修饰与神经退行性疾病
组蛋白修饰在神经退行性疾病中也发挥着重要作用，如乙酰化、磷酸化等修饰可影响神经元功能和生存。
磷酸化
调节蛋白质构象和活性，影响DNA与组蛋白相互作用。
甲基化
可发生在不同氨基酸残基上，具有不同效应，如基因激活或抑制。
泛素化
标记蛋白质进行降解，参与转录调控和DNA 损伤修复。
19
组蛋白修饰酶系及其作用机制

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
THANK YOU FOR WATCHING
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。

表观遗传学概论课件

03
表观遗传变异与疾病关系
肿瘤发生发展中表观遗传变异作用
DNA甲基化异常
抑癌基因高甲基化导致沉默，原癌基因低甲基化而活化。
组蛋白修饰改变
组蛋白乙酰化、甲基化等修饰异常影响染色质结构和基因表达。
非编码RNA调控
miRNA、lncRNA等通过调控靶基因表达参与肿瘤发生发展。
神经系统疾病中表观遗传变异影响
脂肪代谢异常
表观遗传变异调控脂肪细胞分化和脂质代谢相关基因表达，引发脂肪代谢异常。
糖尿病及其并发症
表观遗传变异在糖尿病及其并发症的发生发展中发挥重要作用。
其他类型疾病与表观遗传变异关系
自身免疫性疾病
表观遗传变异影响免疫细胞分化和功能，导致自身免疫性疾病。
心血管疾病
表观遗传变异与高血压、动脉粥样硬化等心血管疾病的发生发展有关。
表观遗传学特点
在不改变DNA序列的前提下，通过DNA甲基化、组蛋白修饰等方式调控基因表达。
表观遗传学与遗传学关系
表观遗传学与遗传学相互补充，共同揭示生物遗传信息的传递和表达机制。
遗传学关注基因序列的遗传信息，而表观遗传学关注基因表达的调控机制。
二者在生物发育、疾病发生发展等方面具有密切联系。
组蛋白修饰
定义
组蛋白修饰是指对组蛋白分子进行化学修饰的过程，包括乙酰化、甲基化、磷酸化等。
机制
通过组蛋白修饰酶的催化作用，对组蛋白的特定氨基酸残基进行修饰，改变组蛋白的电荷和构象。
功能
影响染色质的结构和功能，进而调控基因的表达。与细胞分化、发育、记忆等生物学过程密切相关。
非编码RNA调控
甲基化DNA免疫共沉淀技术
利用特异性抗体与甲基化DNA结合，通过免疫共沉淀的方法富集甲基化DNA片段，再进行高通量测序分析。

表观遗传学.ppt

差异甲基化母源染色体上的ICs的甲基化呈现出分化状态。
Beckwith-Wiedemann综合征(BWS)是一种过度生长综合征,常伴有肥胖和先天性脐疝等症状，并有儿童期肿瘤易患倾向。
它起源于染色体11p15.5区段的多种能造
成该区段印迹基因表达失衡的遗传学和表观遗
在PWS和AS患者中发现，微小染色体缺失集中的区域有成簇排列的富含CpG岛的基因表达调控元件，称为印迹中心(imprinting centers , ICs)。
在父源和母源染色体上，这些调控元件的CpG 岛呈现甲基化型的明显差异。
例如 SNRPN的23个母源完全甲基化
CpG二联核苷父源非甲基化
closed structure that can no longer be accessed by the transcriptional machinery.
组成核小体的组蛋白可以被多种化学加合物所修饰，如磷酸化、乙酰化和甲基化等，组蛋白的这类结构修饰可使染色质的构型发生改变，称为染色质构型重塑。组蛋白中不同氨基酸残基的乙酰化一般与活化的染色质构型常染色质(euchromatin)和有表达活性的基因相关联；而组蛋白的甲基化则与浓缩的异染色质(hetero-chromatin)和表达受抑的基因相关联。
activity. Methylated cytosines are recognized by methyl-CpG-binding proteins (MBDs), which in turn recruit histone deacetylases (HDACs) to the site of methylation, convert-ing the chromatin into a

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
-
12
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。
-
22
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。
-
23
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。

表观遗传学简介ppt课件

表观遗传学简介
Jomi
20131121
·表观遗传学简介
基因突变？？
2
·表观遗传学简介
·表观遗传学概述 ·表观遗传学研究内容 ·表观遗传学研究意义
3
·表观遗传学概述
-表观遗传（Epigenetics）
所谓表观遗传就是不基于DNA差异的核酸遗传。即细胞分裂过程中，DNA 序列不变的前提下，全基因组的基因表达调控所决定的表型遗传，涉及染色质重编程、整体的基因表达调控（如隔离子，增强子，弱化子，DNA甲基化，组蛋白修饰等功能 ), 及基因型对表型的决定作用。
泛素是一种存在于大多数真核细胞中的小蛋白，它的主要功能是标记需要分解掉的蛋白质，使其被水解；当附有泛素的蛋白质移动到桶状的蛋白酶的时候，蛋白酶就会将该蛋白质水解，泛素也可以标记跨膜蛋白，如受体，将其从细胞膜上除去。
17
·表观遗传学研究内容
-染色质重塑（chromatin remodeling）
·转录抑制复合物干扰基因转录。甲基化DNA结合蛋白与启动子区内的甲基化CpG岛结合，再与其
他一些蛋白共同形成转录抑制复合物（TRC），阻止转录因子与启动子区靶序列的结合，从而影响基因的转录。
·通过改变染色质结构而抑制基因表达。染色质构型变化伴随着组氨酸的乙酰化和去乙酰化，许多乙酰化和
去乙酰化本身就分别是转录增强子和转录阻遏物蛋白。
21
·表观遗传学研究内容
siRNA介导的RNAi
22
·表观遗传学研究内容
miRNA（microRNA）介导的RNAi
23
·表观遗传学研究内容
-其他内容
转录后基因沉默（Post-transcriptional Gene Silencing ,PTGS）研究结果发现有大量的转基因植株不能正常表达，通常这并不是由

表观遗传PPT课件

or silencing
RNA
源或入侵的核酸
RNA
piRNA Piwi-interacting 27~30nt 单链RNA
Piwi成员调控染色质结构和转
RNA
座子沉默
LncRNA Long nocoding >200nt 单链RNA
调节X染色体失活和印
RNA
迹基因表达
非编码RNA干扰
表观遗传与疾病
表观遗传病(epigenetic diseases)包括中枢神经系统发育紊乱、免疫性疾病、复杂代谢性疾病和癌症等。
分类：一类是在发育的重新编程过程中造成的特定基因表观遗传修饰的异常，也称表观突变 (epimutation)；另一类与表观遗传修饰的分子结构与功能相关的蛋白质编码基因有关。
外源性dsRNAs通过转换成20~23 nt的siRNAs特异性地沉默靶基因。
作用原理：利用指导链识别靶点RNA分子，随后 RNA诱导沉默复合体(RNA-induced silencing complex, RISC)可以通过抑制转录或翻译、促进异染色质形成、以及加速RNA或DNA降解等机制，实现对各种靶基因的表达调控。
基因组印迹的调控机制
以Prader-Willi 综合征(PWS)为例。
15q11-q13
错误表达导致启动子甲基化及沉默
表达缺失
注：上方为母源表达基因，下方为父源表达基因，箭头示基因转录方向。实心方块示印迹中心，实心圆圈示甲基化。
表观遗传的调控功能
X染色体失活
Lyon假说：X 染色体失活发生在胚胎发育早期；小鼠实验：受精期，雌性合子的两条X染色体均有活性，
表观遗传的调控功能
X染色体失活的调控机制

《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。
03
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。
3
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

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。

遗传学第十二章表观遗传学精选课件

染色质重塑与表观遗传调控
探讨染色质重塑与DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传调控之间的相互作用及联合用药策略。
THANKS
感谢观看
异常影响
异常的染色质重塑与多种疾病相关，如癌症、神经系统疾病等。同时，核小体定位的改变也可能导致基因表达的异常和疾病的发生。
03 表观遗传机制探讨
基因印记与X染色体失活
01 02 03
基因印记定义与特点
基因印记是指来自父方或母方的等位基因在发育过程中产生专一性的加工修饰，导致后代体细胞中两个等位基因出现不同的表达特性。这种修饰是稳定和可遗传的，但不涉及DNA 序列的改变。
甲基化特异性PCR 根据甲基化和非甲基化DNA设计特异性引物，通过PCR扩增来检测特定基因的甲基化状态。
3
甲基化敏感的限制性内切酶法
利用对甲基化敏感的限制性内切酶切割DNA，通过比较切割前后的DNA片段差异来判断甲基化水平。
组蛋白修饰检测技术
01
染色质免疫沉淀
利用特异性抗体与组蛋白修饰位点结合，再通过沉淀和洗涤等步骤富集
遗传学第十二章表观遗传学精选课件
目录
• 表观遗传学概述 • 表观遗传变异类型 • 表观遗传机制探讨 • 实验方法与技术手段 • 疾病发生发展中作用 • 药物研发及临床应用前景
01 表观遗传学概述
表观遗传学定义与特点
定义
表观遗传学是研究基因表达发生可遗传变化而不涉及DNA序列改变的学科。
异常影响
异常的非编码RNA表达与多种疾病相关，如癌症、心血管疾病等。
作用
非编码RNA能够通过与靶基因结合或调控转录因子等方式，影响基因表达和细胞功能。
染色质重塑与核小体定位
定义