表观遗传学研究实验技术简介
表观遗传学实验
表观遗传学实验表观遗传学实验ChiP,EMSA ；用于研究DNA ，RNA 与蛋白之间的相互作用1、组织标本：大于50mg 左右，冷冻保存、运输。
2、细胞标本：新鲜标本提取蛋白。
一般6孔板细胞可以做3-5个蛋白。
标本要求：3、蛋白：最好是变性后保存、运输。
EMSA 标本不能变性。
4、其它标本请与我们联系。
形态学实验服务内容收费标准内容说明备注ChiP 引物设计与合成500/样ChiP 引物设计与合成Chip 级别抗体客户提供染色质免疫沉淀(ChiP)3500/样ChiP 实验设计和预实验EMSA 探针设计与合成1000/样EMSA 探针设计与合成每张8个泳道EMSA 凝胶迁移实验6000/张胶片、电子结果、实验资料免费提供NFkb P65探针组织固定及处理—制片—染色—免疫染色—拍照分析等；主要应用于有病理样本的医生的项目，最常用的分析实验是HE 染色分析，以及会用到抗体的免疫组化和免疫荧光实验。
项目价格（元/张）实验结果标本要求石蜡包埋30蜡块固定后的组织HE 染色15染色后的玻片（可拍照）蜡块、切片、组织免疫组化(IHC)50染色后的玻片（可拍照）客户仅需提供一抗免疫荧光(IF)80拍好的图片客户需提供一抗，确定拍照部位。
电镜500图片固定后的标本Tunel 检测260片子荧光可以拍照拍照8拍好的图片确定部位，Nikon 显微镜。
组化分析面议典型图片，数字结果。
IPP6.0软件。
常规分子生物学实验1、组织标本：50大于mg 左右，冷冻保存、运输。
2、细胞标本：收集细胞后用Trizol 重悬。
标本要求：3、DNA 与RNA ：低温冷冻保存。
4、其它标本请与我们联系。
服务内容收费标准内容说明备注总RNA 提取100/样品新鲜组织、血液、细胞基因组DNA 提取98/样品新鲜组织、血液、细胞real-time PCR 180/样品曲线、CT 值、实验条件SYBR GREEN 法real-time PCR 195元/样品曲线、CT 值、实验条件Taqman 探针（探针自备）PCR 扩增98/反应＜1Kb PCR 定点突变1000/点＜1KbmiRNA 荧光定量PCR 检测1180/样品·基因细胞，组织样品加尾法检测miRNA miRNA 荧光定量PCR 检测2180/样品·基因细胞，组织样品SYBR GREEN I 法检测miRNAmiRNA 荧光定量PCR 检测3180/样品·基因细胞，组织样品LNA 探针检测miRNA基因克隆1000/基因PCR 及重组质粒构建，测序有模版基因克隆2000/基因PCR 及重组质粒构建，测序无模版质粒提取80/样品普通质粒过表达慢病毒构建5000病毒、鉴定照片、试验报告WB 鉴定费用另算腺病毒构建4000病毒、鉴定照片、试验报告WB 鉴定费用另算双酶素报告基因4000检测转录因子与DNA 作用sh RNA 慢病毒构建3000病毒、鉴定照片、试验报告WB 鉴定费用另算WB 普通蛋白1200/张电子结果、实验资料、每张8个泳道(送内参)客户需要提供标本、一抗考马斯亮蓝染胶300元/胶拍照图片客户只需要提供标本注：荧光定量PCR 实验收费包含RNA 提取、内参。
表观遗传学的研究及应用
表观遗传学的研究及应用随着科学技术的不断发展，人们对于生命的本质越来越感兴趣。
表观遗传学作为一门新兴的学科，在现代生物医学领域中起着非常重要的作用，其所涉及的范围与影响甚至超越了基因遗传学。
那么，什么是表观遗传学，它与遗传学又有何区别，又有哪些重大的研究和应用前景呢？一、什么是表观遗传学？表观遗传学（Epigenetics）是指在不改变 DNA 基序列的情况下，通过因外部环境而改变基因表达的方式来影响遗传物质的遗传信息，进而对细胞、个体特征及其它相关疾病等进行调控的一门学科。
它几乎涉及到生命的各个方面，比如胚胎发育、癌症、自闭症、精神疾病、老年痴呆症等。
它所涉及的遗传信息是保持不变的，但是因为环境和卫生状况的变化，这些基因信息需要产生不同的表现形式。
二、表观遗传学与基因遗传学的区别表观遗传学与基因遗传学的区别在于，前者关注基因表达的修改及其在不变 DNA 序列下的不同表达，后者则关注细胞的遗传物质的变化和传递。
当然，两者有时也有交叉点，但是它们的重心差异明显。
通过了解表观遗传学和基因遗传学之间的差异，我们可以更好地理解遗传现象及其对我们生命的作用，进而观察基础医疗和生命科学领域取得了一些空前的成果。
三、表观遗传学的研究进展与发展表观遗传学的研究主要涉及到 DNA 甲基化、组蛋白修饰及微小 RNA 的调控等方面。
DNA 甲基化是一种将甲基基团添加到DNA 分子的过程，它可以影响基因的表达，从而调节相应表现形式。
组蛋白修饰包括乙酰化、乙基化、甲基化等多种修饰方式，其中乙酰化过程是将乙酰亚基加在组蛋白分子上，使其从而调节基因的表达方式。
微小 RNA 对基因表达也有着很重要的作用，其主要功能是将 Messenger RNA （mRNA）的分解，从而减少mRNA 的生成量，影响相应基因的表达。
目前，表观遗传学的研究得到了广泛的关注和应用，特别是在癌症的治疗和预防中得到了广泛的应用。
研究表明，机体中某些组织会出现特定的 DNA 甲基化模式，这些模式具有很高的识别度，将来可以作为特定疾病的早期检测工具，对于表现出特异性 DNA 甲基化异质性的患者提供针对性治疗，可以甚至发展出个体治疗的方法。
表观遗传学(研究生)2024新版
细胞分化与表观遗传关系探讨
01
细胞类型特异性基因表达
在细胞分化过程中，不同类型的细胞表达不同的基因组合。表观遗传修
饰通过调控基因表达的时空特异性，参与细胞类型特异性基因表达的建
立。
02
转录因子与表观遗传修饰的互作
转录因子能够结合特定基因的启动子区域，调控基因表达。转录因子与
表观遗传修饰酶（如DNA甲基转移酶和组蛋白修饰酶）相互作用，共
人工智能技术在表观遗传学中应用前景
利用人工智能技术进行表观遗传数据 分析：人工智能技术可以对大规模的 表观遗传数据进行自动化处理和分析 ，提高数据处理的效率和准确性。例 如，利用深度学习技术对表观遗传数 据进行特征提取和分类，可以更加准 确地识别与特定生物学过程或疾病相 关的表观遗传标记。
基于人工智能技术的表观遗传调控网 络构建：利用人工智能技术可以构建 更加精细和复杂的表观遗传调控网络 模型。这些模型可以模拟生物体内复 杂的表观遗传调控过程，帮助我们更 加深入地理解表观遗传调控的机制和 功能。
研究DNA甲基化的方法包括重亚硫酸 盐测序、甲基化特异性PCR、甲基化 敏感的限制性内切酶等。
DNA甲基化的作用
DNA甲基化在基因表达调控、X染色 体失活、基因组印记等方面发挥重要 作用。
组蛋白修饰
01
组蛋白修饰定义
组蛋白修饰是指通过改变组蛋白 的结构或功能来影响基因表达的 一种表观遗传修饰方式。
跨物种间表观遗传比较研究
不同物种间表观遗传修饰的保守性和差异性
不同物种间在表观遗传修饰上既存在保守性也存在差异性。通过比较不同物种间 表观遗传修饰的特点和规律，可以深入了解表观遗传调控的进化机制和生物学意 义。
表观遗传修饰在跨物种间的功能研究
分子遗传学基础—表观遗传学概述(普通遗传学课件)
达的调控。 非编码RNA调控：通过某些机制实现对基因转录的调控，如RNA
干扰。
（二）意义 任何一个层面异常，都将影响染色质结构和基因表达，导致复杂
综合征、多因素疾病以及癌症。和DNA序列改变不同的是，许多表观 遗传的改变是可逆的，这就为疾病的治疗提供乐观的前景。
父本PWS印记中心缺失
1956年Prader-Willi综合症（PWS），患者矮小、肥胖、中度智力低下。 经染色体核型分析表明：父本染色体15q11-13区段缺失。
母本AS印记中心缺失
1968年Angelman综合症（AS），共 济失调、智力低下和失语。经染色体核型 分析表明：母本染色体15q11-13区段缺失。
四、DNA甲基化的机制
1、哺乳动物基因组中5mC占胞嘧啶总量的2%-7%，约70%的 5mC存在于CpG二连核苷。
2、在结构基因的5’端调控区域, CpG二连核苷常常以成簇串联形 式排列，这种富含CpG二连核苷的区域称为CpG岛，其大小为5001000bp，约56%的编码基因含该结构。
3、基因调控元件(如启动子)所含CpG岛中的5mC会阻碍转录因 子复合体与DNA的结合。
《遗传学》
表观遗传学—DNA甲基化
内容
一 DNA甲基化试验 二 DNA甲基化定义 三 DNA甲基化功能 四 DNA甲基化机制
一、DNA甲基化试验
试验处理：以基因型为a/a的母鼠及其孕育的基因型为AVY/a的仔 鼠作实验对象。
孕鼠分为两组，试验组孕鼠除喂以标准饲料外，从受孕前两周起 还增加富含甲基的叶酸、乙酰胆碱等补充饲料，而对照组孕鼠只喂标 准饲料。
2、不遵循孟德尔定律，是一种典型的非孟德尔遗传，正反 交结果不同。
遗传表观遗传学的研究进展
遗传表观遗传学的研究进展遗传表观遗传学是研究个体发育中来自父母后代的表观基因改变的学科。
表观遗传学的研究范围包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA及其他细胞膜蛋白的修饰。
表观遗传学对人类疾病的发生与发展起到了重要的作用。
本文将对遗传表观遗传学的研究进展进行探讨。
1. DNA甲基化DNA甲基化是DNA分子中乙酰化发生的一种现象，它能够影响基因表达水平。
DNA甲基化首先被认为是稳定的表观遗传基因改变，但是近年来的研究表明DNA甲基化状态是可逆转的。
研究发现，DNA甲基化酶和DNA脱甲基化酶这两种酶的功能异常都与人类疾病的发生有一定关联。
2. 组蛋白修饰组蛋白是DNA紧密缠绕的包裹物，组蛋白修饰通过改变组蛋白和DNA之间的相互作用来影响基因表达水平。
组蛋白修饰通常包括乙酰化、甲基化、泛素化等。
研究表明，组蛋白修饰与某些人类疾病如肿瘤、心血管疾病等的发生和发展有一定的关系。
3. 非编码RNA非编码RNA是指与蛋白质合成无关的RNA分子。
研究表明，非编码RNA与表观遗传学相关的机制有很大的关系。
例如，一些长链非编码RNA可以通过影响基因转录和翻译来控制基因表达的水平。
4. 表观遗传学与人类疾病表观遗传学与人类疾病之间的关系一直是研究重点。
近年来的研究发现，表观遗传学与肥胖、糖尿病、心血管疾病、神经系统疾病、精神疾病、癌症等许多疾病都有一定的关联。
以肿瘤为例，研究发现，组蛋白修饰与肿瘤发生和发展密切相关。
研究人员发现，一些组蛋白修饰酶能够促进细胞增殖和侵袭，这些酶在肿瘤细胞中表达较高。
另外，DNA甲基化也与肿瘤的发生和发展有一定关系。
比如，甲基化酶缺陷会导致9号染色体恢复到正常基因表达的肝毒性肿瘤的退化。
5. 表观遗传学与环境因素环境因素是影响表观遗传学的一大因素。
一些环境毒物、药物、营养素等可以通过影响DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传学机制来影响基因表达水平。
研究表明，慢性营养不良对小鼠脑神经元的DNA甲基化状态和基因表达的影响可以遗传到其后代。
第九章表观遗传学研究实验技术简介
DNA甲基化分析技术
⑤结合重亚硫酸盐的限制性 内切酶法(combined bisulfite
restriction analysis，COBRA)
DNA 样本经亚硫酸氢盐处理后， 利用PCR扩增，扩增产物纯化后用 限制性内切酶（BstUI)消化。若其 识别序列中的C发生完全甲基化 (5mCG5mCG)，则PCR扩增后保留 为CGCG， BstUI能够识别并进行 切割;若待测序列中，C未发生甲基 化，则PCR后转变为TGTG， BstU I识别位点丢失，不能进行切割。 这样酶切产物再经电泳分离、探针 杂交、扫描定量后即可得出原样本 中甲基化的比例。
第九章表观遗传学研究实验技术简介
ChIP on chip
⑤ 用LM-PCR扩增富集的DNA片段并用荧光染料(Cy5)进行标记; 未经免疫沉淀富集的DNA片段也用LM-PCR扩增，但是用另 一种荧光染料(Cy3)标记扩增产物。
⑥ 将这两组标记的DNA与一张含有全基因序列的DNA芯片进行 杂交。
⑦ 从3次独立的实验获得的免疫沉淀富集的荧光强度与未经 免疫沉淀富集的荧光强度的比值用加权平均分析法计算目 的蛋白质与芯片中的每一段序列的相对结合度。
这种方法可以直接测定基因组整体5mC水平。其优点是所用试剂价格低廉 且稳定性好，避免了放射性污染，但缺点是费时费力，而且氯乙醛是一 种有毒的物质。
第九章表观遗传学研究实验技术简介
DNA甲基化分析技术
⑵特异性位点的DNA甲基化检测 ①甲基化敏感扩增多态性(methylation sensitive amplification polymorphism， MSAP) 实验原理:由于Hpall和MsρI的识别序列相同(5'-CCGG-3')，但对甲基化 的程度不同，即Hpall不能切割双链甲基化的5mCCGG， C5mCGG和5mC5mCGG， 但能切基化的序列，而MsρI能切割C5mCGG但不能切害5mCCGG序列，因此 CCGG发生甲EcoRI/Hρall和EcoRI/MsρI的酶切、扩增产物产生多态性。 通过比较电泳谱带的差异，可以推测CCGG的甲基化情况。
什么是表观遗传学什么是表观遗传学，简述其研究进展
什么是表观遗传学什么是表观遗传学，简述其研究进展表观遗传学（epige***ics）——主要研究任务是通过对生活习惯、饮食习惯等因素的研究，寻找在没有改变dna序列的前体下，环境如何影响我们的基因的答案。
比如说，空气中的污染物如何改变一个人的dna的表达，从而导致像肺气肿或肺癌之类的疾病。
在基因组中除了dna和rna序列以外，还有许多调控基因的资讯，它们虽然本身不改变基因的序列，但是可以通过基因修饰，蛋白质与蛋白质、dna和其它分子的相互作用，而影响和调节遗传的基因的功能和特性，并且通过细胞**和增殖周期影响遗传。
因此表观遗传学又称为实验遗传学、化学遗传学、特异性遗传学、后遗传学、表遗传学和基因外调节系统，它是生命科学中一个普遍而又十分重要的新的研究领域。
它不仅对基因表达、调控、遗传有重要作用，而且在肿瘤、免疫等许多疾病的发生和防治中亦具有十分重要的意义。
表观遗传学（epige***ics）研究转录前基因在染色质水平的结构修饰对基因功能的影响，这种修饰可通过细胞**和增值周期进行传递。
表观遗传学已成为生命科学中普遍关注的前沿，在功能基因组时代尤其如此。
免疫系统被认为是一个解析表观遗传学调控机制的良好模型，而且免疫细胞伯分化及功能表达和表观遗传学的联络甚密，无疑使这一交叉领域的发展一开始就置身于一片沃土之中。
为此，本文对表观遗传学的免疫学意义作一简介，侧面重于t细胞分化特别是th1、th2及相关细胞因子基因表达中的表观遗传学调控。
研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达了可遗传的变化什么是表观遗传学，简述其研究进展表观遗传学，研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达的可遗传的变化的一门遗传学分支学科。
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。
表观遗传学创新实验
与预期结果的对比
与预期结果的一致性
通过对比实验结果与预期结果，我们发现大部分实验结果与预期相符。例如，成功检测 到目标基因位点的表观遗传学修饰，以及验证了这些修饰对基因表达和细胞功能的影响。
与预期结果的差异及原因分析
尽管大部分实验结果与预期相符，但也存在一些差异。例如，某些基因位点的表观遗传学修饰程度与预期不 同，或者某些细胞功能验证实验的结果与预期有出入。这些差异可能是由于实验条件、样本差异或技术误差
推动表观遗传学的转化应用
在揭示表观遗传学调控机制和生物学意义的基础上，应积极推动表观遗传学的转化应用，为疾病的预 防、诊断和治疗提供新的策略和方法。
06
实验中的不足与改
进方向
实验中的不足之处
实验设计复杂性
当前表观遗传学实验设计相对复杂，涉及多个变量和步骤，可能 增加结果的不确定性和误差。
数据解读困难
实验仪器准备
检查和准备所需的实验仪 器，如显微镜、离心机、 PCR仪等，确保仪器状态 良好且经过校准。
实验室环境准备
确保实验室环境整洁、安 全，符合实验要求，包括 温度、湿度、通风等方面 的控制。
实验操作过程
细胞培养与处理
按照实验需求进行细胞培养，包括传代、冻存、复苏等操 作，确保细胞状态良好。根据实验设计对细胞进行相应处 理，如药物处理、基因编辑等。
等因素造成的。针对这些差异，我们进行了详细的分析和讨论，并提出了相应的改进措施和建议。
05
实验中的创新点及
价值
创新点的体现
新型表观遗传标记的发现
通过创新实验方法，发现新的表观遗传标记 ，揭示其在基因表达调控中的重要作用。
高通量表观遗传学技术的应 用
利用高通量表观遗传学技术，实现对大量样本的快 速、准确分析，提高研究效率。
表观遗传学简介课件
DNA甲基化
DNA 甲基化是生物关闭基因表达的一种有效手段，也是印迹遗传的主要 机制之一；基因的去甲基化可能使得印迹丢失，基因过度表达，甚至引起 肿瘤或癌症的发生，如促肿瘤生长因子IGF2基因过度表达引发大肠癌。
在特定组织中，非甲基化基因表达,甲基化基因不表达,基因选择性的去甲 基化形成特异的组织类型。
表观遗传有三个密切相关的含义：
(1) 可遗传的，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) 可逆性的基因表达调节； (3) 没有DNA序列的变化或不能用DNA序列变化来解释。
表观遗传学的研究内容
主要包括：
(1)基因选择性转录表达的调控：DNA 甲基化、组蛋白共价修饰等所导致 的基因组印迹、染色质重构（塑）等; (2)基因转录后的调控： 针对mRNA的调控。如基因组中非编码RNA（主 要来源于内含子和转录的基因间序列）、miRNA（能够自我折叠形成发夹 状结构，通过RNAi或类似于RNAi的机制起作用）、反义RNA、内含子和 核糖体开关等
表观遗传学治疗
由于表观遗传学修饰机制参与人类多种疾病的致病，且表观遗传学的改 变在一定程度上具有可逆性（reversibility），这就要求我们寻找逆转基 因沉默的有效治疗方法，因此，表观遗传学治疗（epigenetic therapy） 应运而生。如，DNA甲基化抑制剂和组蛋白去乙酰化酶抑制剂等。
(2024年)表观遗传学完整版
表观遗传调控参与突触可塑性的形成和维持，影响学习记忆等认知 功能。
神经退行性疾病治疗
针对神经退行性疾病中的表观遗传调控异常，开发潜在的治疗策略 。
15
其他疾病中表观遗传影响
心血管疾病
表观遗传调控在心血管疾病如 动脉粥样硬化、高血压等的发
生发展中具有潜在作用。
2024/3/26
代谢性疾病
表观遗传变化与肥胖、糖尿病 等代谢性疾病的发生和发展密 切相关。
20
非编码RNA研究技术
2024/3/26
非编码RNA测序技术
通过对特定细胞或组织中的非编码RNA进行高通量测序，从而鉴定新的非编码RNA分子 并研究其表达模式和功能。
微小RNA（microRNA）靶基因预测和验证
利用生物信息学方法预测microRNA的靶基因，并通过实验手段验证其调控关系，从而揭 示microRNA在生物过程中的作用。
与疾病关联
非编码RNA异常表达与多种疾病相 关，如心血管疾病、代谢性疾病和 癌症等。
10
其他类型表观遗传变异
2024/3/26
染色质可及性
01
染色质结构的开放或关闭状态可以影响基因表达，这种变化可
以通过高通量测序技术进行检测和分析。
拷贝数变异
02
基因组中特定区域的拷贝数增加或减少也可以导致表观遗传变
DNA甲基化异常与多种疾 病的发生和发展密切相关 ，如癌症、神经退行性疾 病等。
8
组蛋白修饰与染色质重塑
组蛋白修饰类型
包括乙酰化、甲基化、磷 酸化等多种共价修饰方式 ，影响组蛋白与DNA的相 互作用。
2024/3/26
染色质重塑
通过改变核小体位置和组 蛋白修饰状态来调控染色 质结构和基因表达。
表观遗传学简介
表观遗传学简介 （Introduce to Epigenetics）
什么是表观遗传学
表观遗传学(epigenetics) 是指基于非基因序列改变所致基因表达水平变 化,如DNA甲基化、组蛋白乙酰化等。
在基因组中除了DNA和RNA序列以外，还有许多调控基因的信息，它 们虽然本身不改变基因的序列，但是可以通过基因修饰，蛋白质与蛋白 质、DNA和其它分子的相互作用，而影响和调节遗传的基因的功能和 特性，并且通过细胞分裂和增殖周期影响遗传的一门新兴学科。因此表 观遗传学又称为实验遗传学、化学遗传学、特异性遗传学、后遗传学、 表遗传学和基因外调节系统，它是生命科学中一个普遍而又十分重要的 新的研究领域。
DNA甲基化
DNA 甲基化是生物关闭基因表达的一种有效手段，也是印迹遗传的主要 机制之一；基因的去甲基化可能使得印迹丢失，基因过度表达，甚至引起 肿瘤或癌症的发生，如促肿瘤生长因子IGF2基因过度表达引发大肠癌。
在特定组织中，非甲基化基因表达,甲基化基因不表达,基因选择性的去甲 基化形成特异的组织类型。
(二) 位点特异性甲基化分析 目前多采用亚硫酸氢盐作前期的基因组DNA预处理。亚硫酸氢盐修饰是 众多序列特异性甲基化检测方法的基础。胞嘧啶（C）与亚硫酸氢钠的 反应可以迅速鉴别出以任何序列存在的5mC，修饰后单链DNA中的C通 过磺酸基作用脱氨基形成U，而CmG不变。
（三）新甲基化位点ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ寻找
表观遗传学简介
表观遗传学的重要性
表观遗传学在生物医学领域具有重要意义，因为它可以通过影响基因的 表达来影响生物体的表型，进而影响生物体的发育、疾病和进化等方面。
表观遗传学在生物医学领域的应用包括疾病诊断、药物研发和个性化医 疗等方面。例如，通过研究癌症的表观遗传学特征，可以开发出针对特 定癌症的个性化治疗方案。
去甲基化的意义
去甲基化在表观遗传学中具有重要意义，可以逆转甲基化引起的基因沉默，恢复基因的正 常表达。
组蛋白乙酰化与去乙酰化
组蛋白乙酰化
指组蛋白上的某些赖氨酸残基被乙酰 基修饰的过程。
组蛋白乙酰化的作用
组蛋白乙酰化可以调控基因的表达， 影响细胞的功能和发育。
组蛋白去乙酰化
指将乙酰基从组蛋白上移除的过程。
2
甲基化测序技术包括亚硫酸氢盐测序、酶解法、 质谱分析等，可对全基因组范围内的甲基化水平 进行高精度检测。
3
甲基化测序在研究肿瘤、发育生物学、神经科学 等领域具有重要应用价值，有助于深入了解表观 遗传学机制。
染色质免疫沉淀技术（ChIP）
ChIP是一种用于研究蛋白质与DNA相互作用的 实验技术。
通过ChIP实验，可以检测特定蛋白质与基因组 特定区域的结合情况，了解基因表达调控的机 制。
作用，共同调控基因的表达。
miRNA在表观遗传学中的作用
03
miRNA可以通过影响DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传学过
程，调控基因的表达，影响细胞的功能和发育。
03
表观遗传学在生物体发育中的作用
胚胎发育过程中的表观遗传调控
基因表达的时空特异性
表观遗传学机制如DNA甲基化和组蛋 白修饰等，在胚胎发育过程中调控基 因的时空特异性表达，确保细胞分化 的正确进行。
2024年表观遗传学(研究生课件)
表观遗传学(研究生课件)一、表观遗传学的基本概念表观遗传学（Epigenetics）一词最早由英国生物学家康韦·里德（ConradWaddington）于1942年提出，意为“基因表达调控的研究”。
表观遗传学关注的是基因表达的可遗传变化，这种变化不涉及DNA序列的改变，而是通过染色质重塑、DNA甲基化、组蛋白修饰等机制实现。
二、表观遗传学的调控机制1.染色质重塑：染色质重塑是指染色质结构发生变化，使DNA 暴露或隐藏于核小体中，从而影响基因表达。
染色质重塑主要通过ATP依赖的染色质重塑复合体实现。
2.DNA甲基化：DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶的作用下，将甲基基团转移至DNA上的过程。
DNA甲基化通常发生在CpG岛上，高甲基化状态往往与基因沉默相关，而低甲基化状态与基因活化相关。
3.组蛋白修饰：组蛋白修饰是指组蛋白上的氨基酸残基发生甲基化、乙酰化、磷酸化等修饰。
这些修饰可以改变组蛋白与DNA的相互作用，进而影响基因表达。
4.非编码RNA：非编码RNA包括微小RNA（miRNA）、长链非编码RNA（lncRNA）等，它们在基因表达调控中发挥重要作用。
例如，miRNA可以通过与目标mRNA结合，抑制其翻译过程。
三、表观遗传学与疾病表观遗传学异常与多种疾病的发生密切相关。
例如，肿瘤的发生往往伴随着表观遗传学调控机制的紊乱，如DNA甲基化异常、组蛋白修饰异常等。
表观遗传学还与心血管疾病、神经系统疾病、代谢性疾病等密切相关。
四、表观遗传学的应用1.肿瘤诊断与治疗：表观遗传学在肿瘤诊断和治疗方面具有重要应用价值。
例如，通过检测肿瘤相关基因的DNA甲基化状态，可以早期发现肿瘤；同时，针对表观遗传学调控机制的药物研发，为肿瘤治疗提供了新策略。
2.农业育种：表观遗传学在农业育种领域也具有广泛应用。
通过改变植物表观遗传状态，可以提高作物产量、抗病性和适应环境能力。
3.神经科学与心理学：表观遗传学研究为揭示神经系统疾病和心理学问题的发生机制提供了新视角。
表观遗传学研究技术(染色质免疫沉淀实验)
表观遗传学研究技术(染色质免疫沉淀实验)1 染色质免疫沉淀技术原理(chromatin immunoprecipitation assay, ChIP) 染色质免疫沉淀是研究体内DNA与蛋白质相互作用的方法。
染色质免疫沉淀作用(ChIP)，采用一个转录因子——DNA结合蛋白质与抗体相结合，如，研究人员可以分离与因子结合的染色质片断。
可以通过实时PCR或DNA 微阵列检测那些片断，它们代表了转录因子的活性，即全基因组的“快照”。
它的基本原理是在活细胞状态下固定蛋白质,DNA复合物，并将其随机切断为一定长度范围内的染色质小片段，然后通过免疫学方法沉淀此复合体，特异性地富集与目的蛋白结合的DNA片段，通过对目的片断的纯化与检测，从而获得蛋白质与DNA相互作用的信息。
ChIP不仅可以检测体内反式因子与DNA的动态作用，还可以用来研究组蛋白的各种共价修饰与基因表达的关系。
而且，ChIP与其他方法的结合，扩大了其应用范围:ChIP与基因芯片相结合建立的CHIP-on-chip方法已广泛用于特定反式因子靶基因的高通量筛选;ChIP与体内足迹法相结合，用于寻找反式因子的体内结合位点;RNA-CHIP用于研究RNA在基因表达调控中的作用。
由此可见，随着CHIP的进一步完善，它必将会在基因表达调控研究中发挥越来越重要的作用。
凝胶电泳迁移率改变分析(EMSA)是目前研究转录调控蛋白和相应核苷酸序列结合的常用方法，但是由于许多转录调控蛋白有相似或相同的DNA结合位点，这种体外分析获取的结果不一定能真实地反映体内转录调控蛋白和DNA结合的状况。
染色质免疫沉淀分析(ChIP)是基于体内分析发展起来的方法，它能真实、完整地反映结合在DNA序列上的调控蛋白，是目前确定与特定蛋白结合的基因组区域或确定与特定基因组区域结合的蛋白质的最好方法。
ChIP技术和芯片技术的结合有利于确定全基因组范围内染色体蛋白的分布模式以及组蛋白修饰情况。
酵母表观遗传学的研究和应用
酵母表观遗传学的研究和应用酵母是一类广泛存在于自然界中的真核生物，它们在科学研究和工业应用中都具有重要的地位。
酵母表观遗传学是与酵母相关的一项重要的研究领域，它涉及了不同层次的生物学进程和多种技术手段。
本文将介绍酵母表观遗传学的相关知识，重点关注其研究和应用方面，以期帮助读者更全面地了解这一领域的前沿动态。
一、酵母表观遗传学的概念和基本原理酵母表观遗传学是指通过对酵母细胞中基因表达调控和染色质修饰等方面的研究，探索表观遗传修饰与基因表达、发育分化和环境适应等生物学功能之间的关系。
在酵母表观遗传学的研究中，主要涉及到的生物学过程有：1. DNA甲基化：DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰方式，它可以通过在某些基因组区域添加甲基基团，来影响基因的表达和功能。
2. 染色质重塑：染色质重塑是一种通过改变DNA/蛋白质相互作用来重塑染色质结构的过程，它可以影响基因表达和调控，同时还可以参与到DNA修复和DNA复制等生物学过程中。
3. 转录后修饰：转录后修饰是指通过转录后修饰酵母mRNA的方式，来影响蛋白质的合成和功能。
二、酵母表观遗传学的研究方法和技术手段酵母表观遗传学的研究需要涉及到多种技术手段和方法，下面将介绍其中几种比较重要的技术手段和方法：1. CRISPR-Cas9技术：CRISPR-Cas9技术是一种新兴的基因编辑技术，它可以通过选择性编辑DNA序列，来改变某种基因的表达和功能，从而进一步了解其与其他生物学过程之间的相互关系。
2. 转录组学：转录组学是指对酵母细胞中所有转录本进行高通量测序和分析的过程，它可以帮助研究者全面了解酵母基因表达的动态变化和调控机制。
3. 免疫共沉淀：免疫共沉淀是一种常用的蛋白质相互作用分析技术，它可以帮助研究者了解不同蛋白质之间的相互作用关系，并进一步探究其与表观遗传修饰之间的相互关系。
三、酵母表观遗传学在实践中的应用酵母表观遗传学的研究在实践中有很多应用前景，下面将介绍其中几个比较重要的应用方向：1. 药物筛选：酵母表观遗传学可以应用于药物筛选和新药开发，特别是在一些癌症和疾病方面的药物研发中，酵母表观遗传学的研究可以提供新颖的研究思路和技术手段。
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②免疫化学法
此方法基于单克隆抗体能够与5mC发生特异性反应的原理。应用荧光素 标记抗体使之与预先己固定在DEAE膜上的样品DNA特异性结合，对DEAE膜 上的荧光素进行扫描得到 5mC的水平，其荧光素强度与5mC水平成正比。 这种方法较为灵敏但需要精密仪器。
DNA甲基化分析技术
⑫重亚硫酸盐的甲基化分析方法
其原理是：用重亚硫酸氢钠在碱性条件和氢醌的催 化下处理DNA可使非甲基化的胞嘧啶发生脱氨反应， 从而转变成尿嘧啶 (U), 而甲基化的胞嘧啶不能发 生脱氨反应，因而仍保留为胞嘧啶。
DNA甲基化分析技术
研究目的：⑪基因组整体水平甲基化分析
①高效液相色谱柱（HPLC）及相关方法
研究方法：⑪甲基化敏感的限制性内切酶法 ⑫重亚硫酸盐的甲基化分析方法
研究目的：⑪基因组整体水平甲基化分析
⑫特异性位点的DNA甲基化检测
⑬甲基化新位点的寻找
DNA甲基化分析技术
研究方法：⑪甲基化敏感的限制性内切酶法
一些限制性内切酶的识别位点中含有CpG双核苷酸序列，他们 往往只能结合非甲基化的识别序列，而对发生甲基化的序 列则没有结合活性。 这种方法不仅可以用来检测某个基因或DNA序列的甲基化状态， 而且可以用作整个基因组甲基化状态的筛查。 在这个原理基础上设计的研究方法有： RLGS (restriction landmark genome scanning，限制性标 志物全基因组扫描 ) 、 DMH (differential methylation hybridization for methylation analysis.差异性甲基 化杂交分析)、MCA Cmethylation CpG island amplification for methylation analysis ，甲基化CpG 岛扩增子分析)
染色体免疫共沉淀技术
染色质免疫沉淀技术的原理是 :在生理状态下把细胞 内的DNA与蛋白质交联在一起，超声破碎将染色质 随机切断为一定长度范围内的染色质片段，用所 要研究的目的蛋白特异性抗体沉淀交联复合体， 再经过蛋白质与DNA解除偶联，纯化目的片段并检 测。
ChIP技术的步骤
(1)细胞固定:在活细胞状态下，用甲醒固定蛋白质 DNA复合 物，甲醒能有效地使体内的蛋白质 - 蛋白质、蛋白质 -DNA 、 蛋白质-RNA产生交联。
DNA甲基化分析技术
DNA甲基化是表现遗传学的重要组成部分，在维持正 常细胞功能、遗传印记、胚胎发育以及人类肿瘤 发生中起着重要作用。随着对甲基化研究的不断 深入，其检测方法也层出不穷。这些方法针对不 同研究目的，运用不同的处理方法，几乎涵盖了 从基因到基因组各个层次水平的研究。
DNA甲基化分析技术
⑤
用LM-PCR扩增富集的DNA片段并用荧光染料(Cy5)进行标记; 未经免疫沉淀富集的 DNA 片段也用 LM-PCR 扩增，但是用另 一种荧光染料(Cy3)标记扩增产物。 将这两组标记的DNA与一张含有全基因序列的 DN验获得的免疫沉淀富集的荧光强度与未经 免疫沉淀富集的荧光强度的比值用加权平均分析法计算目 的蛋白质与芯片中的每一段序列的相对结合度。
将DNA样品先经盐酸或氢氟酸水解成碱基，水解产物通过色谱柱，结果与 标准品比较，测量254nm处的吸收峰值，计算内/ (5mC+5C)的积分面 积就得到基因组整体的甲基化水平。 这种方法的最明显优点是：可用于高通量混合样本检测，能够明确显示 目的片段中 CpG 位点甲基化的情况。但存在的问题是不能对甲基化的 CpG位点进行定位。
ChIP-Seq
ChIP-Seq技术将ChIP与第二代测序技术相结合，能够高效地 在全基因组范围内检测与组蛋白、转录因子等互作的 DNA 区段。
其原理是:首先通过染色质免疫共沉淀技术(ChIP)特异性地富 集目进行高通量测序；最后将获得 的数百万条序列标签精确定位到基因组上，从而获得全基 因组范围内与组蛋白、转录因子等互作的DNA区段信息。
ChIP on chip
ChIP on chip将ChIP操作与基因芯片技术分析法(chip)相结 合，是研究目的蛋白质与基因组中 DNA 相互作用位点的一 种全基因组定位方法。
实验步骤为：
①
用甲醒固定细胞
②
③ ④
超声破碎细胞
特异抗体通过免疫沉淀富集与目的蛋白质交联的DNA片段 解交联
ChIP on chip
(3) 染色质的免疫沉淀 z 利用目的蛋白质特异抗体通过 抗原 - 抗体反应形成 DNA 蛋白质抗体复合体，然后沉 淀此复合体，特异性地富集目的蛋白结合的DNA片段; 抗体的量要进行优化，防止非特异的结合，同时要 设立相应的阴性对照，以验证抗体的有效性和抗原 抗体反应的特异性。
ChIP技术的步骤
(4)解除交联和纯化DNA:在免疫沉淀复合体中加入不 含 DNase 的 RNase 和蛋白酶 K(也可以不加蛋白酶 K. 解除交联后回收 DNA. 蛋白还可用于做进一步的分 析 ). 65 ℃保温 6小时使交联解除，得到 DNA. 并进 行DNA的纯化。 (5) DNA的检测:可以采用PCR、Southern杂交、ChIP 克隆、DNA芯片等方法进行DNA的检测。
其中使用甲醛作为交联剂的关键优势在于甲醒交联反应是 完全可逆的，便于在后续步骤中分别对 DNA 和蛋白质进行 分析。也可以使用紫外光作为交联剂来固定细胞，它比化 学交联剂产生更少的干扰，但难以广泛应用。
ChIP技术的步骤
(2) 化学 ( 微球菌酶 ) 或者超声破碎断裂染色质: 通常采 用超声波打断染色质，使其成一定大小的片段。目 前一般认为500-1000bp的大小范围是比较合适的。
染色体免疫共沉淀技术 DNA甲基化分析技术
染色体免疫共沉淀技术
染色体免疫共沉淀 (chromatin immunoprecipitation. ChIP)是基于体内分析发展起来的方法，也称结合 位点分析法，可用于测定体内结合在特定 DNA序列 上的蛋白质。该方法主要应用于体内核小体定位、 DNA甲基化、组蛋白修饰等方面的研究。