表观遗传学ppt课件
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(differentially methylated regions, DMRs) 有些是在所有细胞里，有些具有组织特异性 有些甲基化的DMR存在于激活的等位基因中，有些则
存在于失活的等位基因中
4、DNA复制不同步性
父系的拷贝较早发生复制
一、基因组印记
印记基因的特征： 5、哺乳动物中印记基因的表达具有保守性
表观遗传概述
表观遗传学
在基因的DNA序列没有发生改变的情况下，基因功能发生 可遗传的遗传信息变化，并最终导致表型的变化。
表观遗传 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。
一、基因组印记
印记基因的特征： 1、通常成簇出现，在染色体上的分布较为
分散 一个簇中一般有3~11个印记基因，具 有一定的群集性倾向。 2、印记基因的表达具有时空特异性，同一 条染色体上两个印记基因之间的基因或与印 记基因毗邻的基因通常不表现出印记修饰。
一、基因组印记
印记基因的特征： 3、具有等位基因不同的甲基化区域
表观遗传学
不依赖于DNA序列的遗传现象
2016年4月9 日
表观遗传变异的发现
英国同卵双胞胎 1个患白血病1个很健康
表观遗传变异的发现
同卵双胞胎出生时哥哥体重为弟弟3倍
表观遗传变异的发现
源自文库
Dolly
Ian Wilmut
克隆羊多莉：
生于1996年7 月5日，
死于2003年2 月14日
克隆动物未老先衰
表观遗传变异的发展简史
1939年，Waddington CH 首先在《现代遗传学导论》中提 出了表观遗传学（epigenetics）这一术语。 1942年定义为生物学的分支，研究基因与决定表型的基因 产物之间的因果关系。 1975年，Hollidy R 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，而且应该在成体阶 段研究可遗传的基因表达的改变，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。
表观遗传概述
表观遗传学的特点：
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；
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；
没有DNA序列的改变或不能用DNA序列变化来解释。
表观遗传学研究内容
1 基因组印记
2
RNA编辑
3 与人类疾病的关系
表观遗传学
——基因组印记
一、基因组印记
什么是基因组印记？
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、基因组印记
印记的发现：
Helen Crouse于1960 年在昆虫中首次提出
表观遗传变异的发现
基因表达模式
相同的基因型
不同表型
一部分暴露高叶酸饮食，Agouti基因被甲基化，皮毛仍是褐色，提醒正常； 另一部分暴露低叶酸饮食，Agouti基因未甲基化，皮毛由褐色变成黄色，小鼠肥胖。
表观遗传变异的发现
随着对实验动物特别是克隆动物生物学性状的了 解以及人们对众多疾病的深入研究，科学家发现 除了基因组DNA外，还有基因组外的大量遗传学 信息调控着基因的表达，表观遗传学应运而生。
*注：DMR指不同的甲基化区域 ICE指基因印记控制区
一、基因组印记
差异性甲基化区域 (differentially methylated regions, DMRs)
靠近靶基因的顺式作用位点的甲基化状态决 定了印记，这些调控位点称为差异性甲基化 区，是印记基因的标记位点；这些位点的缺 失会消除印记，导致靶基因在父系和母系中 有同样的表达。
一、基因组印记
增强子阻遏蛋白(CTCF)
小鼠及人类的胚胎及胚外组织中印记基因表达均十分保 守
6、很多印记基因只转录RNA而不翻译蛋白质，只 在mRNA水平发挥作用。
一、基因组印记
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； 在H19下游存在一个增强子； Igf2和H19之间存在一个ICE，也是DMR；
X
X
×
在蕈蚊的X染色体中，只有母系等位基因有活 性，而父系等位基因则处于沉默状态。
一、基因组印记
印记的发现：
McGrath和Solter的小鼠核移植实验(1984)：
孤雄生殖 孤雌生殖
胚胎良好，胚盘不全 胚胎死亡
胚盘良好，胚胎不全
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
一、基因组印记
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
Igf-2 Igf-2m
正常小鼠
Igf-2m Igf-2
矮小型小鼠
DeChiara小鼠Igf2基因敲除实验
一、基因组印记
DeChiara小鼠Igf2基因敲除实验 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 Igf2 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。 基因印迹使基因的表达受到抑制，导致被印迹的基 因的生物功能的丧失。
必需的
一、基因组印记
印记的发现：
DeChiara小鼠Igf2基因敲除实验(1991)： 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 在正常的野生型胚胎中，只有父本基因表达，而母本
的基因则表现为沉默。
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
存在于失活的等位基因中
4、DNA复制不同步性
父系的拷贝较早发生复制
一、基因组印记
印记基因的特征： 5、哺乳动物中印记基因的表达具有保守性
表观遗传概述
表观遗传学
在基因的DNA序列没有发生改变的情况下，基因功能发生 可遗传的遗传信息变化，并最终导致表型的变化。
表观遗传 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。
一、基因组印记
印记基因的特征： 1、通常成簇出现，在染色体上的分布较为
分散 一个簇中一般有3~11个印记基因，具 有一定的群集性倾向。 2、印记基因的表达具有时空特异性，同一 条染色体上两个印记基因之间的基因或与印 记基因毗邻的基因通常不表现出印记修饰。
一、基因组印记
印记基因的特征： 3、具有等位基因不同的甲基化区域
表观遗传学
不依赖于DNA序列的遗传现象
2016年4月9 日
表观遗传变异的发现
英国同卵双胞胎 1个患白血病1个很健康
表观遗传变异的发现
同卵双胞胎出生时哥哥体重为弟弟3倍
表观遗传变异的发现
源自文库
Dolly
Ian Wilmut
克隆羊多莉：
生于1996年7 月5日，
死于2003年2 月14日
克隆动物未老先衰
表观遗传变异的发展简史
1939年，Waddington CH 首先在《现代遗传学导论》中提 出了表观遗传学（epigenetics）这一术语。 1942年定义为生物学的分支，研究基因与决定表型的基因 产物之间的因果关系。 1975年，Hollidy R 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，而且应该在成体阶 段研究可遗传的基因表达的改变，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。
表观遗传概述
表观遗传学的特点：
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；
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；
没有DNA序列的改变或不能用DNA序列变化来解释。
表观遗传学研究内容
1 基因组印记
2
RNA编辑
3 与人类疾病的关系
表观遗传学
——基因组印记
一、基因组印记
什么是基因组印记？
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、基因组印记
印记的发现：
Helen Crouse于1960 年在昆虫中首次提出
表观遗传变异的发现
基因表达模式
相同的基因型
不同表型
一部分暴露高叶酸饮食，Agouti基因被甲基化，皮毛仍是褐色，提醒正常； 另一部分暴露低叶酸饮食，Agouti基因未甲基化，皮毛由褐色变成黄色，小鼠肥胖。
表观遗传变异的发现
随着对实验动物特别是克隆动物生物学性状的了 解以及人们对众多疾病的深入研究，科学家发现 除了基因组DNA外，还有基因组外的大量遗传学 信息调控着基因的表达，表观遗传学应运而生。
*注：DMR指不同的甲基化区域 ICE指基因印记控制区
一、基因组印记
差异性甲基化区域 (differentially methylated regions, DMRs)
靠近靶基因的顺式作用位点的甲基化状态决 定了印记，这些调控位点称为差异性甲基化 区，是印记基因的标记位点；这些位点的缺 失会消除印记，导致靶基因在父系和母系中 有同样的表达。
一、基因组印记
增强子阻遏蛋白(CTCF)
小鼠及人类的胚胎及胚外组织中印记基因表达均十分保 守
6、很多印记基因只转录RNA而不翻译蛋白质，只 在mRNA水平发挥作用。
一、基因组印记
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； 在H19下游存在一个增强子； Igf2和H19之间存在一个ICE，也是DMR；
X
X
×
在蕈蚊的X染色体中，只有母系等位基因有活 性，而父系等位基因则处于沉默状态。
一、基因组印记
印记的发现：
McGrath和Solter的小鼠核移植实验(1984)：
孤雄生殖 孤雌生殖
胚胎良好，胚盘不全 胚胎死亡
胚盘良好，胚胎不全
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
一、基因组印记
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
Igf-2 Igf-2m
正常小鼠
Igf-2m Igf-2
矮小型小鼠
DeChiara小鼠Igf2基因敲除实验
一、基因组印记
DeChiara小鼠Igf2基因敲除实验 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 Igf2 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。 基因印迹使基因的表达受到抑制，导致被印迹的基 因的生物功能的丧失。
必需的
一、基因组印记
印记的发现：
DeChiara小鼠Igf2基因敲除实验(1991)： 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 在正常的野生型胚胎中，只有父本基因表达，而母本
的基因则表现为沉默。
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