rna干扰和表观遗传
表观遗传现象包括DNA甲基化、RNA干扰、组蛋白修饰等。与经典遗传学以研究基因序列影响生物学功能为核心相比，表观遗传学主要研究这些“表观遗传现象”的建立和维持的机制。
表观遗传学补充了“中心法则”忽略的两个问题，即哪些因素决定了基因的正常转录和翻译以及核酸并不是存储遗传信息的唯一载体。决定表观遗传学过程的主要因素为DNA修饰、组蛋白修饰以及非编码RNA调控，这三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的研究。在生命的历史中短链RNA可能充当着保护基因组稳定性的角色，且RNA对DNA甲基化和组蛋白修饰有指导作用，表明RNA可能和表观遗传改变的根本诱因相关，但真正的诱因目前还不清楚。对表观遗传中各种因子的突变导致的疾病的研究将有助我们了解表观遗传机制，进而指导疾病的治疗和新药的研制。
肝细胞癌是原发性肝癌的主要类型, 也是恶性程度最高的肿瘤之一. 目前人们对肝
癌的发病机制并不十分清楚. 研究表明, 由遗传学和表观遗传学改变引起的原癌基因的活化
和抑癌基因的灭活而引起细胞恶性改变是肿瘤发生的核心生物学过程. 过去人们普遍认为遗
传学上的基因突变是肿瘤发病机制中的关键事件, 尤其是抑癌基因的体细胞突变与肿瘤的发
生有着密切的关系. 但是, 近年来随着对肿瘤认识的深入, 人们发现DNA 序列以外的调控机
制(即表观遗传学)异常在肿瘤的发生、发展过程中也起到非常重要的作用. 表观遗传学机制包
括：DNA 甲基化修饰, 组蛋白修饰, 非编码RNAs(包括microRNA), 染色质重塑等. 其中, DNA
甲基化和 microRNA 与肝癌发生的关系是得到最为深入研究的表观遗传学机制. 本文将结
合
本课题组的研究重点, 综述DNA 甲基化和microRNA 在肝癌研究中的进展.
表观遗传是指DNA序列不发生变化但基因表达却发生了可遗传的改变。这种改变是细胞内除了遗传信息以外的其它可遗传物质发生的改变，即基因型未发生变化而表型却发生了改变，且这种改变在发育和细胞增殖过程中能稳定传递。表观遗传改变从以下3个层面上调控基因的表达，DNA修饰：DNA共价结合一个修饰基团，使具有相同序列的等位基因处于不同的修饰状态；蛋白修饰：通过对特殊蛋白修饰或改变蛋白的构象实现对基因表达的调控；非编码RNA的调控：RNA可通过某些机制实现对基因转录的调控以及对基因转录后的调控，如RNA干扰(RNA interference,RNAi)。表观遗传学研究包括染色质重塑、DNA甲基化、X染色体失活，非编码RNA调控4个方面，任何一方面的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的改变所不同的是，许多表观
遗传的改变是可逆的，这就为疾病的治疗提供了乐观的前景。本文对表观遗传四个方面的研究进展以及表观遗传疾病的发病机制进行分析和总结。
非编码RNA在表观遗传学中的作用
功能性非编码RNA在基因表达中发挥重要的作用，按照它们的大小可分为长链非编码RNA和短链非编码RNA。长链非编码RNA在基因簇以至于整个染色体水平发挥顺式调节作用。在果蝇中调节“剂量补偿”的是roX RNA，该RNA还具有反式调节的作用，它和其它的蛋白共同构成MSL复合物，在雄性果蝇中调节X 染色体活性。在哺乳动物中Xist RNA调节X 染色体的失活，其具有特殊的模体可和一些蛋白共同作用实现X染色体的失活。Tsix RNA
是Xist RNA的反义RNA，对Tsix起负调节作用，在X染色体随机失活中决定究竟哪条链失活。air RNA调节一个基因簇的表达，该基因
簇含有3个调节生长的基因[38]。长链RNA常在基因组中建立单等位基因表达模式，在核糖核蛋白复合物中充当催化中心，对染色质结构的改变发挥着重要的作用。
短链RNA在基因组水平对基因表达进行调控，其可介导mRNA的降解，诱导染色质结构的改变，决定着细胞的分化命运，还对外源的核酸序列有降解作用以保护本身的基因组。常见的短链RNA为小干涉RNA(short interfering RNA, siRNA)和微小
RNA(microRNA, miRNA)，前者是RNA干扰的主要执行者，后者也参与RNA干扰但有自己独立的作用机制。
表观遗传学
表观遗传学 大家晚上好！很高兴有机会和大家交流，我最近看了一些这方面的材料，借这个机会和大家交流一下，讲的不一定对，就是自己的理解，有问题的地方大家可以讨论。我想从以下几个方面进行介绍： 1、表观遗传学概念 2、表观遗传学的研究内容 一、表观遗传学概念 经典遗传学认为遗传的分子基础是核酸, 生命的遗传信息储存在核酸的碱基序列上，碱基序列的改变会引起生物体表现型的改变，而这种改变可以从上一代传递到下一代。然而，随着遗传学的发展，人们发现,，DNA、组蛋白、染色质水平的修饰也会造成基因表达模式的变化，并且这种改变是可以遗传的。这种基因结构没有变化，只是其表达发生改变的遗传变化叫表观遗传改变。表观遗传学是一门研究生命有机体发育与分化过程中，导致基因发生表观遗传改变的新兴学科。 1939年，生物学家Waddington CH 首先在《现代遗传学导论》中提出了epihenetics这一术语，并于1942年定义表观遗传学为他把表观遗传学描述为一个控制从基因型到表现型的机制。 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。 Allis等的一本书中可以找到两种定义，一种定义是表观遗传是与DNA突变无关的可遗传的表型变化；另一种定义是染色质调节的基因转录水平的变化，这种变化不涉及DNA序列的改变。 二、表观遗传学研究内容 从现在的研究情况来看，表观遗传学变化主要集中在三大方面：DNA甲基化修饰、组蛋白修饰、非编码RNA的调控作用。这三个方面各自影响特有的表观遗传学现象，而且它们还相互作用，共同决定复杂的生物学过程。因此，表观遗传学也可理解为环境和遗传相互作用的一门学科。 DNA甲基化 组蛋白共价修饰 染色质重塑 基因组中非编码RNA 微小RNA（miRNA） 反义RNA 内含子、核糖开关等 基因印记 1、DNA甲基化(DNA methylation)是研究得最清楚、也是最重要的表观遗传修饰形式，主要 是基因组DNA上的胞嘧啶第5位碳原子和甲基间的共价结合，胞嘧啶由此被修饰为5甲基胞嘧啶(5-methylcytosine，5mC)。
表观遗传学
课程信息 当前位置：首页 > 教育教学 > 研究生教育 > 课程信息 表观遗传学 061M4021H 学期：2015-2016学年秋| 课程属性：| 任课教师：曹晓风等 教学目的、要求 本课程为遗传与发育生物学专业研究生的专业核心课，同时也可作为细胞生物学、基因组学和分子生物学等相关学科研究生的选修课。表观遗传学是研究非DNA序列改变、可遗传的表达改变的科学，是遗传学的深入和补充，与分子生物学、细胞生物学、生物化学、基因组学和结构生物学相互交融，是后基因组时代重要的生命科学学科之一。表观遗传学机制参与动、植物生长发育调控和环境适应的各个方面，其调控异常会导致人类癌症和其他疾病的发生。本课程将讲授表观遗传学现象和发展简史；详细阐释表观遗传调控的分子机制及相关的生物学过程，重点包括真核基因转录调控、DNA甲基化和去甲基化、组蛋白共价修饰和变体、非编码RNA、染色质重塑、染色质高级结构、表观遗传学与动植物发育/疾病、表观遗传组学、表观遗传继承性的概念、研究进展、新技术和新方法的原理和方法，旨在使研究生系统掌握所在学科的完整知识体系、理论框架、发展历史与现状，为研究生今后从事系统性、基础性和前沿性的科研工作实践提供理论知识，为设计研究课题的技术路线和方案奠定基础。 预修课程 分子生物学，遗传学，生物化学 教材 生命科学学院 主要内容 1. 经典表观遗传学现象（3学时，曹晓风）9月15日 2. 真核基因转录调控（3学时，朱冰）9月22日 3. DNA甲基化（3学时，慈维敏）9月29日 4. DNA去甲基化（3学时，慈维敏）10月8日 5.组蛋白共价修饰（3学时，李国红）10月13日 6. 组蛋白变体（3学时，李国红）10月20日 7. 非编码RNA和RNA修饰（3学时，杨运桂）10月27日 8. 染色质重塑（3学时，李国红）11月3日 9. 染色质结构与功能（3学时，李国红）11月10日10. 染色质高级结构（3学时，朱平）11月
浅谈表观遗传学
浅谈表观遗传学 摘要：表观遗传学改变包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA作用等，产生基因组印记、母性影响、基因沉默、核仁显性、休眠转座子激活等效应。表观遗传变异是环境因素和细胞内遗传物质间交互作用的结果，其效应通过调节基因表达，控制生物学表型来实现。本文则从以上几个方面简述了表观遗传学的改变以及基本原理。 经典遗传学认为，核酸是遗传的分子基础，生命的遗传信息储存在核酸的碱基序列。每个个体内虽然所有细胞所含有的遗传信息是相通的，但由于基因的选择性表达，即不同细胞所表达的基因种类不同，这些来源相同的细胞经过增殖分化后将变成功能形态各不相同的细胞，从而组成机体内不同的组织和器官。几年来发现，在DNA序列不发生改变的情况下，基因表达也可发生能够遗传的改变，这种现象就被定义为表观遗传。它的主要论点是生命有机体的大部分性状是由DNA序列中编码蛋白质的基因传递的，但是DNA序列以外的化学标记编码的表观遗传密码，对于生命有机体的健康及其表型特征，同样也有深刻的影响。 表观遗传学的调节机制主要包括组蛋白修饰、DNA甲基化、非编码RNA作用等，通过这些调节模式，影响基因转录和(或)表达，从而参与调控机体的生长、发育、衰老及病理过程。这些调节模式相比核酸蛋白质的经典遗传途径更容易受环境的影响，因此表观遗传学更加关注环境诱导的表观遗传变异。因为表观遗传的这些调节机制易受环境影响，而任何一种调节机制发生异常都可能导致细胞状态、功能等发生紊乱，进而引起各种疾病，同时又由于许多表观遗传变异是可逆的，导致表观遗传异常引发的疾病相对容易治疗，因此近年来表观遗传学致病的研究成为了热门的话题之一。 组蛋白在DNA组装中发挥了关键作用, 利用核心组蛋白的共价修饰包括组蛋白甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化、ADP-核糖基化及特定氨基酸残基N-末端的SUMO化传递表观遗传学信息。修饰的主要靶点是组蛋白氨基末端上的赖氨酸、精氨酸残基，这些组蛋白翻译后修饰对基因特异性表达的调控，是其表观遗传学的重要标志。正常机体内，组蛋白修饰保持着可逆的动态平衡，当平衡打破，组蛋白去乙酰化则使得乙酰基从乙酰化组蛋白转移到乙酰辅酶A上,形成了致密的染色质状态, 从而使基因转录下降或沉默。
表观遗传学
表观遗传学：营养之间的新桥梁与健康 摘要：营养成分能逆转或改变表观遗传现象，如DNA甲基化和组蛋白修饰，从而改变表达与生理和病理过程，包括胚胎发育，衰老，和致癌作用有关的关键基因。它出现营养成分和生物活性食物成分能影响表观遗传现象，无论是催化DNA直接抑制酶甲基化或组蛋白修饰，或通过改变所必需的那些酶反应底物的可用性。在这方面，营养表观遗传学一直被看作是一个有吸引力的工具，以预防儿科发育疾病和癌症以及延迟衰老相关的过程。在最近几年，表观遗传学已成为广泛的疾病，例如2型糖尿病的新出现的问题糖尿病，肥胖，炎症，和神经认知障碍等。虽然开发治疗或预防发现的可能性这些疾病的措施是令人兴奋的，在营养表观遗传学当前的知识是有限的，还需要进一步的研究来扩大可利用的资源，更好地了解使用营养素或生物活性食品成分对保持我们的健康和预防疾病经过修改的表观遗传机制。 介绍： 表观遗传学可以被定义为基因的体细胞遗传状态，从不改变染色质结构产生的表达改变的DNA序列中，包括DNA甲基化，组蛋白修饰和染色质重塑。在过去的几十年里，表观遗传学的研究主要都集中在胚胎发育，衰老和癌症。目前，表观遗传学在许多其它领域，如炎症，肥胖，胰岛素突出抵抗，2型糖尿病，心血管疾病，神经变性疾病和免疫疾病。由于后生修饰可以通过外部或内部环境的改变因素和必须改变基因表达的能力，表观遗传学是现在被认为是在不明病因的重要机制的许多疾病。这种诱导表观遗传变化可以继承在细胞分裂，造成永久的保养所获得的表型。因此，表观遗传学可以提供一个新的框架为寻求病因在环境相关疾病，以及胚胎发育和衰老，这也是已知受许多环境因素的影响。 在营养领域，表观遗传学是格外重要的，因为营养物质和生物活性食物成分可以修改后生现象和改变的基因的表达在转录水平。叶酸，维生素B-12，甲硫氨酸，胆碱，和甜菜碱可以影响通过改变DNA甲基化和组蛋白甲基化1 - 碳代谢。两个代谢物的1-碳代谢可以影响DNA 和组蛋白的甲基化：S-腺苷甲硫氨酸（的AdoMet）5，这是一个甲基供体为甲基化反应，并S-腺苷高半胱氨酸（的AdoHcy），这是一种产物抑制剂的甲基化。因此，理论上，任何营养素，生物活性组件或条件可影响的AdoMet或的AdoHcy水平在组织中可以改变DNA和组蛋白的甲基化。其他水溶性维生素B像生物素，烟酸和泛酸也发挥组蛋白修饰重要的作用。生物素是组蛋白生物素化的底物。烟酸参与组蛋白ADPribosylation如聚（ADP-核糖）的基板聚合酶作为以及组蛋白乙酰为底物Sirt1的，其功能作为组蛋白乙酰化酶（HDAC）（1）。泛酸是的一部分辅酶A以形成乙酰CoA，这是乙酰基的中组蛋白乙酰化的源。生物活性食物成分直接影响酶参与表观遗传机制。例如，染料木黄酮和茶儿茶素会影响DNA甲基（转移酶）。白藜芦醇，丁酸盐，萝卜硫素，和二烯丙基硫化物抑制HDAC和姜黄素抑制组蛋白乙酰转移酶（HAT）。改变酶activit这些化合物可能我们的有生之年通过改变基因表达过程中影响到生理和病理过程。 在这次审查中，我们更新了关于最新知识营养表观遗传学，这将是一个有助于理解如何营养素有助于我们的健康。 知识的现状 DNA甲基化 DNA甲基化，它修改在CpG二残基与甲基的胞嘧啶碱基，通过转移酶催化和通过改变染色质结构调节基因表达模式。目前，5个不同的转移酶被称为：DNMT1，DNMT2转移酶3A，DNMT3B和DnmtL。DNMT1是一个维护转移酶和转移酶图3a，3b和L分别从头转移酶。DNMT2的功能尚不明确。通过在我们的一生，营养成分影响这些转移酶和生物活性食物成分可以改变全球DNA甲基化，这是与染色体完整性以及genespecific启动子DNA甲基化，
表观遗传学
表观遗传学 比较通俗的讲表观遗传学是研究在没有细胞核DNA序列改变的情况时，基因功能的可逆的、可遗传的改变。也指生物发育过程中包含的程序的研究。在这两种情况下，研究的对象都包括在DNA序列中未包含的基因调控信息如何传递到（细胞或生物体的）下一代这个问题。表观遗传学是与遗传学(genetic)相对应的概念。遗传学是指基于基因序列改变所致基因表达水平变化，如基因突变、基因杂合丢失和微卫星不稳定等；而表观遗传学则是指基于非基因序列改变所致基因表达水平变化，如DNA甲基化和染色质构象变化等；表观基因组学(epigenomics)则是在基因组水平上对表观遗传学改变的研究。所谓DNA甲基化是指在DNA 甲基化转移酶的作用下，在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共价键结合一个甲基基团。正常情况下，人类基因组“垃圾”序列的CpG二核苷酸相对稀少，并且总是处于甲基化状态，与之相反，人类基因组中大小为100—1000 bp左右且富含CpG二核苷酸的CpG岛则总是处于未甲基化状态，并且与56%的人类基因组编码基因相关。人类基因组序列草图分析结果表明，人类基因组CpG岛约为28890个，大部分染色体每1 Mb就有5—15个CpG岛，平均值为每Mb含10．5个CpG岛，CpG岛的数目与基因密度有良好的对应关系[9]。由于DNA甲基化与人类发育和肿瘤疾病的密切关系，特别是CpG岛甲基化所致抑癌基因转录失活问题，DNA甲基化已经成为表观遗传学和表观基因组学的重要研究内容。 几十年来，ＤＮＡ一直被认为是决定生命遗传信息的核心物质，但是近些年新的研究表明，生命遗传信息从来就不是基因所能完全决定的，比如科学家们发现，可以在不影响ＤＮＡ序列的情况下改变基因组的修饰，这种改变不仅可以影响个体的发育，而且还可以遗传下去。这种在基因组的水平上研究表观遗传修饰的领域被称为“表观基因组学(epigenomics）”。表观基因组学使人们对基因组的认识又增加了一个新视点：对基因组而言，不仅仅是序列包含遗传信息，而且其修饰也可以记载遗传信息。
表观遗传学的试题例析
生物学教学2019年（第44卷）第7期?59? 表观遗传学的试题例析 肖安庆1颜培辉2 （1广东省深圳市盐田高级中学深圳518083；2广东省深圳市教育科学研究院深圳51800） 摘要通过高考模拟试题例析了DNA甲基化、组蛋白修饰与染色质重塑、基因组印记、染色体失活和非编码RNA调控5种表观遗传学方式。 关键词表观遗传学例析高考模拟题 表观遗传学是指生物体基因序列保持不变、但基因表达和表现型发生可遗传的现象。该知识点是2017年版高中生物学课程标准新增加的重要概念，对学生形成正确的生命观念和科学思维具有重要意义。笔者收集和改编了有关表观遗传的试题,分析了DNA 甲基化、组蛋白修饰与染色质重塑、基因组印记、染色体失活和非编码RNA调控这5种方式。 1DNA甲基化 DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶催化下，将DNA中的某些胞嘧啶甲基化的过程，是表观遗传学最常见的方式。 例1（北京市海淀区2018届高三第二次模拟考试第2题）许多基因的启动子内富含CG重复序列。若其中部分胞嘧啶甲基化转化成5-甲基胞嘧啶,就会抑制基因的转录。下列叙述中，正确的是（C） A.DNA单链上相邻的C和G之间通过氢键连接 B.胞嘧啶甲基化导致表达的蛋白质结构改变 C.胞嘧啶甲基化会阻碍RNA聚合酶与启动子结合 D.基因的表达水平与基因的甲基化程度无关 解析：本题以DNA甲基化抑制基因的转录为背景,考查了学生理解能力和获取信息的能力。在DNA 单链上相邻的C和G之间通过“脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖”连接，而不通过氢键连接;胞嘧啶甲基化导致的是基因转录被抑制，不能指导蛋白质合成；由于基因的表达水平与基因的转录有关,所以与基因的甲基化程度有关;从题干中获取有效信息是解决本题C选项的关键。题干中“胞嘧啶甲基化会抑制基因的转录”这一信息，可理解为：阻碍RNA聚合酶与启动子结合,C正确' 2组蛋白修饰与染色质重塑 组蛋白是染色体上基本的结构蛋白。组蛋白的修饰有甲基化、乙酰化与去乙酰化等方式。这些修饰方式与基因的失活与开启、基因转录的调控、细胞周期和死亡等生理活动有关' 染色质重塑是指染色质位置和结构的变化。当染色质处于解螺旋状态，有利于RNA聚合酶与启动子结合，但在组蛋白修饰等方式作用下,发生染色体重塑。 例2（浙江省嘉兴市2017届高三9月模拟考试第33题改编）组蛋白去乙酰酶抑制剂MS-275是一种广谱抗肿瘤药物，已证实MS-275可以抑制膀胱癌。研究发现，将MS-275与阿霉素（ADM）合用将产生更好的疗效。通过测定对膀胱癌细胞的抑制率可判断疗效。请根据以下材料用具，回答问题。 材料与用具：膀胱癌细胞，细胞培养液，浓度分别为91、叫的MS-275溶液,浓度为n1、n2的ADM溶液，培养皿若干,CO2培养箱等。 （1）分组设计如下表' 表1MS-275与ADM联合抑癌实验分组表组别MS-275浓度ADM浓度 100 2m〔n1 （2）实验思路：①取一定数量的培养皿分成若干组并编号;②每个培养皿中均加入等量的________和________，分别按上述分组设计加入相应试剂;③把培养皿放入_______中,培养适当时间;④分别测定各培养皿中癌细胞的抑制率,统计分析数据，得出结论。 （3）研究表明，MS-275可使癌细胞染色质难以螺旋化。因此MS-275抑制癌细胞增殖,是通过MS-275使膀胱癌细胞停留在细胞周期的_______期。 解析：本题以组蛋白修饰为背景,考查学生的综合应用能力。为验证MS-275与阿霉素合用对膀胱癌细胞的抑制率，题②中应设置细胞培养液对照组和膀胱癌细胞组。为维持培养液的pH,题③中动物细胞培养应放在CO2培养箱中。综合运用有丝分裂的知识，根据题干有关组蛋白修饰的信息，是分析本题（3）的关键。题干“MS-275可使癌细胞染色质难以螺旋化”，可理解为：MS-275使膀胱癌细胞处于解螺旋状态，不进入分裂期,停留在间期。 参考答案：膀胱癌细胞细胞培养液CO2培养箱间。
表观遗传学(总结)
1.表观遗传学概念 表观遗传是与DNA 突变无关的可遗传的表型变化，且是染色质调节的基因转录水平的变化，这种变化不涉及DNA 序列的改变。表观遗传学是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的一门遗传学分支学科。表观遗传学内容包括DNA 甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、遗传印记、随机染色体失活及非编码RNA 等调节。研究表明，这些表观遗传学因素是对环境各种刺激因素变化的反映，且均为维持机体内环境稳定所必需。它们通过相互作用以调节基因表达，调控细胞分化和表型，有助于机体正常生理功能的发挥，然而表观遗传学异常也是诸多疾病发生的诱因。因此，进一步了解表观遗传学机 制及其生理病理意义，是目前生物医学研究的关键切入点。 别名：实验胚胎学、拟遗传学、、外遗传学以及后遗传学 表观遗传学是与遗传学(genetic)相对应的概念。遗传学是指基于基因序列改变所致基因表达水平变化，如基因突变、基因杂合丢失和微卫星不稳定等；而表观遗传学则是指基于非基因序列改变所致基因表达水平变化，如和染色质构象变化等；表观基因组学(epigenomics)则是在基因组水平上对表观遗传学改变的研究。 2.表观遗传学现象 （1）DNA甲基化 是指在DNA甲基化转移酶的作用下，在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共价键结合一个甲基基团。正常情况下，人类基因组“垃圾”序列的CpG二核苷酸相对稀少，并且总是处于甲基化状态，与之相反，人类基因组中大小为100—1000 bp左右且富含CpG二核苷酸的CpG岛则总是处于未甲基化状态，并且与56%的人类基因组编码基因相关。人类基因组序列草图分析结果表明，人类基因组CpG岛约为28890个，大部分每1 Mb就有5—15个CpG岛，平均值为每Mb含10．5个CpG岛，CpG岛的数目与基因密度有良好的对应关系[9]。由于DNA甲基化与人类发育和肿瘤疾病的密切关系，特别是CpG岛甲基化所致抑癌基因转录失活问题，DNA甲基化已经成为表观遗传学和表观基因组学的重要研究内容。 （2）基因组印记 基因组印记是指来自父方和母方的等位基因在通过精子和传递给子代时发生了修饰，使带有亲代印记的等位基因具有不同的表达特性，这种修饰常为DNA甲基化修饰，也包括组蛋白乙酰化、甲基化等修饰。在形成早期，来自父方和母方的印记将全部被消除，父方等位基因在精母细胞形成精子时产生新的甲基化模式，但在受精时这种甲基化模式还将发生改变；母方等位基因甲基化模式在卵子发生时形成，因此在受精前来自父方和母方的等位基因具有不同的甲基化模式。目前发现的大约80%成簇，这些成簇的基因被位于同一条链上的所调控，该位点被称做印记中心(imprinting center, IC)。印记基因的存在反映了性别的竞争，从目前发现的印记基因来看，父方对的贡献是加速其发育，而母方则是限制胚胎发育速度，亲代通过印记基因来影响其下一代，使它们具有性别行为特异性以保证本方基因在中的优势。印记基因的异常表达引发伴有复杂突变和表型缺陷的多种人类疾病。研究发现许多印记基因对胚胎和胎儿
表观遗传学简介及其与有关疾病的联系
表观遗传学及其与有关疾病的联系 刘松鹤 （山东理工大学生命科学学院，山东淄博255000） 摘要：表观遗传学是指以不涉及到核苷酸序列的改变，但可以通过有丝分裂和减数分裂进行遗传的生物现象为内容的生命学科。本文将细致的介绍表观遗传学所涉及的调控机制来加以对其了解，并将阐述其与有关疾病的关系。 关键词：表观遗传学、调控机制、疾病 Epigenetics and it with the relationship between the Disease LIU Song-he （Shandong University of Technology School of Life Sciences，Shandong Zibo 255000） Abstract: Epigenetics refers to not related to the sequence of nucleotides changed, but can be by mitosis and meiosis of genetic biological phenomenon for content of life science. This paper will introduce the meticulous epigenetics involves the regulatory mechanisms to be the understanding, and describes the relationship with the disease. Keywords: epigenetics, control mechanism, disease 引言 表观遗传学是研究表观遗传变异的遗传学分支学科。表观遗传变异(epigenefie variation)是指，在基因的DNA序列没有发生改变的情况下，基因功能发生了可遗传的变化，并最终导致了表型的变化。早在1942年的时候，C．H．Waddington就首次提出了Epigenetics一词，并指出表观遗传与遗传是相对的，主要研究基因型和表型的关系。几十年后，霍利迪(R．Holiday)针对Epigenetics提出了更新的系统性论断，也就是人们现在比较统一的认识，即表观遗传学研究没有DNA序列变化的、可遗传的基因表达改变”。（1）表观遗传学涉及到DNA甲基化、组蛋白修饰、染色体重塑和非编码RNA调控等内容(2)。 1调控机制 表观遗传学通过DNA的甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA调控4种方式来控制表观遗传的沉默。（3）可以说，任何一方面的异常都将影响染色质结构和基因表达。1．1 DNA的甲基化 在DNA共价修饰中，最主要的是DNA甲基化，它普遍存在于动植物细胞以及细菌中，是表观遗传学的重要研究内容之一。它由DNA甲基转移酶(Dnmt)家族以S一腺苷甲硫氨酸(SAM)作为甲基供体，将C转变为5一甲基胞嘧啶(5MC)，在真核生物DNA中，5一甲基胞嘧啶是唯一存在的化学性修饰碱基。cG二核苷酸是最主要的甲基化位点。由于DNA甲
表观遗传学考试复习
一、名词解释 表观遗传 DNA序列不发生改变但基因表达却发生了变化的一种有别于传统遗传学的遗传方式，主要原因包括：（1）基因选择性转录表达的调控，包括DNA甲基化，基因印记，组蛋白共价修饰，染色质重塑；（2）基因转录后的调控，包含基因组中非编码的RNA，如miRNA，siRNA等。 剂量补偿效应 在生物的性别决定机制中，性连锁基因在两种性别中有相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应，即在雌性和雄性细胞里，由X染色体基因编码产生的酶或其他蛋白质产物在数量上相等或近乎相等。 染色质重塑 基因表达调控过程中所出现的一系列染色质结构变化和位置改变的总称，研究内容包括基因表达的复制和重组等过程中，染色质的包装状态，核小体中的组蛋白以及对应的DNA 分子发生改变的分子机理。 RNA干扰 生物体内通过双链RNA分子在mRNA水平上诱导具有特异性序列的转录后基因沉默的过程（如miRNA，siRNA等），是表观遗传学中的一种重要现象。 CpG 岛 基因组中富含CpG的区域，长度500~ 1000bp，GC含量超过55%，常分布在持家基因和一些组织表达特异性基因的启动子区域，其中70% 的C是甲基化的，但总的来说G+C 丰富的CpG岛是非甲基化的。CpG岛区域序列可以被HpaII酶(CCGG) 切成小片段，因此也叫HTF 岛。CpG岛在基因转录调控过程中有重要作用，例如启动子区CpG被甲基化时转录是受抑制的。 Histone Crosstalk 组蛋白的不同化学修饰之间相互作用，不仅表现为同种组蛋白不同残基的一种修饰能加速或抑制另一修饰的发生，并且在影响其他组蛋白残基的同时，也受到另外组蛋白残基修饰的调节。 泛素化修饰 组蛋白赖氨酸残基与泛素分子羧基末端的甘氨酸相互结合，可能会改变底物的结构，参与内吞作用、组蛋白的活性、DNA 修复等过程等。组蛋白的泛素化修饰则会招募核小体到染色体、参与X染色体失活、影响组蛋白甲基化和基因的转录。 SUMO 修饰 小泛素相关修饰物(small ubiquitin related modifier, SUMO )，是一种ATP依赖的小蛋白的共价修饰，通常发生在赖氨酸(K)上，其生物学功能包括：转录沉默、抑制组蛋白的乙酰化。 组蛋白密码 组蛋白在翻译后的修饰中会发生改变，从而提供一种识别的标志，为其他蛋白与DNA结合产生协同或拮抗效应，这种动态转录调控成分称为组蛋白密码。一种假说认为是通过下游效应蛋白特异的识别和解译这种修饰来完成组蛋白密码的解读，在基因的功能预测与研究中有重要作用。 印记缺失 印记基因簇中某个基因的表达或不表达使得印记基因的表达不再受到抑制从而失去了印记基因的特性，这样的一种现象即称为印记缺失，例如删除DMR 序列将导致Air不表达，从而失去了Air对印记基因的抑制作用，继而印记丢失。
表观遗传学
表观遗传学Epigenetics 1.达尔文“自然选择”：过度繁殖、生存竞争、遗传和变异、适者生存 2.表观遗传学：没有DNA序列的变化，可发生生物体表现型的可遗传的改变。表观遗传学是在以孟德尔式遗传为理论基石的经典遗传学和分子遗传学母体中孕育的、专门研究基因功能实现的一种特殊机制的遗传学分支学科。表观遗传研究进一步促进了遗传学和基因组学的研究。 3.染色质DNA或蛋白质的各种修饰（染色质水平的基因表达调控） DNA修饰；组蛋白修饰；RNA干扰；基因组印迹；X染色体失活。 4.DNA甲基化（DNA methylation） 甲基化位点：CpG中胞嘧啶第5位碳原子。DNA甲基转移酶。 甲基来源：一碳单位；S-腺苷蛋氨酸；环境和饮食因素：叶酸、B12 1)基因组DNA CpG：70％～80％甲基化状态，CpG甲基化与基因组稳定性相关。 2)CpG岛：CpG双核苷酸局部聚集，形成GC含量较高、CpG双核苷酸相对集中的区域。CpG岛CpG多为非甲基化状态；CpG岛 CpG甲基化与基因表达抑制相关。 3)CpG岛分类：转录起始点附近的CpG岛（TSS–CGIs），正常组织是非甲基化的，肿瘤组织发生甲基化，与转录抑制相关。转 录起始点外的CpG岛（non-TSS CpG），正常组织：通常呈高度的甲基化。肿瘤组织：甲基化程度降低，程度与患病程度相关。 4)CpG岛的分析：长度大于200 bp、GC含量大于50％、CpG含量与期望含量之比大于0.6的区域。 5)DNA甲基化转移酶DNMT： DNMT1：催化子链DNA半甲基化位点甲基化，维持复制过程中甲基化位点的遗传稳定性． DNMT3a和DNMT3b：催化从头甲基化，以非甲基化的DNA为模板，催化新的甲基化位点形成． 6)甲基来源：S-腺苷蛋氨酸（胞嘧啶甲基化供体、蛋氨酸是必需氨基酸），一碳单位 叶酸：参与一碳单位代谢，间接提供甲基。补充Ｓ－腺苷蛋氨酸。叶酸摄入不足时可导致DNA低甲基化。 7)DNA甲基化抑制基因转录的机制 ①直接抑制基因表达：启动子区CpG序列甲基化，影响转录激活因子与启动子识别结合。 ②间接抑制基因表达：非启动子区CpG序列甲基化，被甲基结合蛋白家族（MBD）识别结合，影响组蛋白修饰，改变染色质活性。 8)DNA甲基化的生物学意义：调控基因表达, 在胚胎发育、细胞生长分化，衰老，疾病等方面发挥重要作用。维持染色体结构Ｘ染色体失活；基因印记；疾病发生发展。 5.组蛋白修饰：乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、糖基化、ADP核糖基化、羰基化等。 组蛋白含赖氨酸带正电荷，DNA含磷酸带负电荷，组蛋白与DNA通过静电结合。组蛋白乙酰化：形成酰胺键，正电荷减弱，染色质转录加强。组蛋白甲基化：正电荷加强，染色质转录减弱。 1)组蛋白乙酰化，最早发现。修饰位点：核心组蛋白外周结构域，氨基末端Lys残基的NH3。酶：组蛋白乙酰基转移酶HATs， 组蛋白去乙酰化酶HDAC，乙酰化与去乙酰化是一动态过程。 2)组蛋白乙酰化调控基因转录机制：组蛋白乙酰化中和组蛋白赖氨酸正电荷；降低组蛋白与DNA的亲和力；核小体结构 不稳定和解离，染色体结构松散；促进转录因子、RNA聚合酶与DNA结合。常染色质区域乙酰化程度增加，H3、H4尤为明显，是染色质基因表达活性状态的标志。乙酰化具有激活效应. 3)组蛋白甲基化，修饰位点：H3、H4 Lys、Arg残基氨基。单次、两次、三次甲基化。组蛋白甲基转移酶\组蛋白去甲基化酶 4)组蛋白甲基化修饰的作用：具有抑制效应(维持染色质于凝聚状态，阻遏基因表达。) 5)组蛋白密码：组蛋白翻译后修饰产生的识别标志，反映组蛋白与DNA的结合能力，影响染色质的多级折叠、结构和功能。 6.RNA干扰RNAi：RNA抑制基因表达。RNA在基因编码序列没有改变下，能够改变蛋白质的表达，在表观遗传中起重要作用。参与RNAi的RNA分子：非编码RNA。短链非编码RNA（小干扰RNA、微小RNA、Piwi相关RNA）长链非编码RNA 1998年Fire等首次揭示双链RNA具有基因抑制作用,提出RNAi的概念。
表观遗传学
表观遗传学 表观遗传学是与遗传学相对应的概念。遗传学是指基于基因序列改变所致基因表达水平的变化；而表观遗传学则是指基于非基因序列改变所致基因表达水平的变化，表观遗传的现象很多，已知的有DNA甲基化、染色质重塑、基因组印记、X染色体失活、非编码RNA等。 一、DNA甲基化 DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共价键结合一个甲基基团。DNA甲基化能关闭某些基因的活性，去甲基化则诱导了基因的重新活化和表达。DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。由于DNA甲基化与人类发育和肿瘤疾病的密切关系，特别是CpG岛甲基化所致抑癌基因转录失活问题，DNA甲基化已经成为表观遗传学的重要研究内容。 例题 1.（17分） 表观遗传是指DNA序列不改变，而基因的表达发生可遗传的改变。DNA甲基化是表观遗传中最常见的现象之一。某些基因在启动子上存在富含双核苷酸“CG”的区域，称为“CG 岛”。其中的胞嘧啶在发生甲基化后转变成5-甲基胞嘧啶但仍能与鸟嘌呤互补配对。细胞中存在两种DNA甲基化酶（如图1所示），从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA，使其半甲基化；维持甲基化酶只作用于DNA的半甲基化位点，使其全甲基化。 （1）由上述材料可知，DNA甲基化（选填“会”或“不会”）改变基因转录产物的碱基序列。 （2）由于图2中过程①的方式是，所以其产物都是甲基化的，因此过程②必须经过的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。 （3）研究发现，启动子中“CG岛”的甲基化会影响相关蛋白质与启动子的结合，从而抑制_________。 （4）小鼠的A基因编码胰岛素生长因子-2（IGF-2），a基因无此功能（A、a位于常染色体上）。IGF-2是小鼠正常发育必需的一种蛋白质，缺乏时小鼠个体矮小。在小鼠胚胎中，来自父本的A及其等位基因能够表达，来自母本的则不能表达。检测发现，这对基因的启动子
表观遗传学和人类疾病.doc
表观遗传学和人类疾病 【摘要】表观遗传改变对于生物体各种细胞类型的发育与分化具有关键性的 作用目前表观遗传学的研究热点是在发育和疾病发生过程中，基因表达相关的染色质和染色体结构对表观遗传学机制的影响，并且对表观遗传学进行更深入的定义。但是表观遗传状态会受到环境的影响或衰老的干扰，并且癌症和其它疾病发生过程中表观遗传的变化也需要更深入的研究。 【关键词】表观遗传学遗传印迹 DNA甲基化组蛋白修饰 正文：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，但是可以通过对基因DNA和组蛋白的化学修饰，RNA 干扰，蛋白质与蛋白质、DNA和其它分子的相互作用，而影响和调节基因的功能和特性，并且通过细胞分裂和增殖周期遗传给后代，这就是表观遗传学。表观遗传疾病也表现出遗传印迹，例如孕期母体的食谱以及其他作用于孕期子宫的因素能影响到子代成年或疾病。由于DNA甲基化在长时间中的错误不断积累，受到表观遗传机制影响的疾病会随着衰老而发生患病人数增加的现象。在真核细胞的正常发育中，DNA甲基化谱和染色质状态的确定和时空变化受着精细的调控。同时，组蛋白的修饰和染色质高级结构的监控机制之间有着密切联系，由此调控有关基因的表达。 1 染色质的结构 染色质是间期细胞核内能被碱性染料染色的物质，是遗传物质存在形式。染色质的基本化学成分为脱氧核糖核酸核蛋白，它是由DNA、组蛋白、非组蛋白和少量RNA组成的复合物。其中DNA与组蛋白的重量比例约为1：1，非组蛋白和RNA的比例变化较大。核小体是染色质包装的基本单位。在间期核中，染色质以两种状态存在，有的伸展开呈透明状态，称为常染色质，另一种卷曲凝缩，称为异染色质。染色质是一种动态结构，其形态随细胞周期之不同而发生变化，进入有丝分裂时，染色质高度螺旋、折叠形成凝集的染色体。 2 染色质和染色体 染色质和染色体的主要成分是DNA和蛋白质，它们之间的不同不过是同一物质在细胞有丝分裂间期和分裂期的不同形态表现而已。染色质出现于间期，在光镜下呈颗粒状，不均匀地分布于细胞核中，比较集中于核膜的内表面。染色体出现于分裂期中，呈较粗的柱状和杆状等不同形状，并有基本恒定的数目(因生物的种属不同而异)。例如人体细胞有染色体23对，共计46条。染色体是由染色质浓集而成的，内部为紧密状态，呈高度螺旋卷曲的结构。根据染色体组成成分的分析，可知它在细胞分裂间期仍然存在而不是消失，只不过这时它的结构呈稀疏和分散状态。有的部分非常稀疏，因而在光镜下看不到有的部分螺旋盘绕得比较紧密，因而在适当染色后呈颗粒状，这就是染色质。 3 DNA甲基化 DNA甲基化便是其中一个为人所熟知的基因外遗传信号，即使用一个甲基基团对构成遗传密码的四个化学碱基之一的胞嘧啶进行修饰，主要发生于CpG岛区域，
表观遗传学
表观遗传学 摘要： 表观遗传学是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的一门遗传学分支学科。表观遗传的现象很多，已知的有DNA甲基化（DNA methylation），基因组印记（genomic impriting），母体效应（maternal effects），基因沉默（gene silencing），核仁显性，休眠转座子激活和RNA编辑（RNA editing）等。 表观遗传学是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的一门遗传学分支学科。表观遗传的现象很多，已知的有DNA甲基化（DNA methylation），基因组印记（genomic impriting），母体效应（maternal effects），基因沉默（gene silencing），核仁显性，休眠转座子激活和RNA编辑（RNA editing）等。 目录 [隐藏] 1 简介 2 染色质重塑 3 基因组印记 4 染色体失活 5 非编码RNA 表观遗传学简介 表观遗传学 表观遗传学是与遗传学(genetic) 相对应的概念。遗传学是指基于基因序列改变所致基因表达水平变化，如基因突变、基因杂合丢失和微卫星不稳定等；而表观遗传学则是指基于非基因序列改变所致基因表达水平变化，如DNA甲基化和染色质构象变化等；表观基因组学(epigenomics)则是在基因组水平上对表观遗传学改变的研究。 所谓DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共价键结合一个甲基基团。正常情况下，人类基因组“垃圾”序列的CpG二核苷酸相对稀少，并且总是处于甲基化状态，与之相反，人类基因组中大小为100—1000 bp左右且富含CpG二核苷酸的CpG岛则总是处于未甲基化状态，并且与56％的人类基因组编码基因相关。人类基因组序列草图分析结果表明，人类基因组CpG岛约为28890个，大部分染色体每1 Mb就有5—15个CpG 岛，平均值为每Mb含10．5个CpG岛，CpG岛的数目与基因密度有良好的对应关系[9]。由于DNA甲基化与人类发育和肿瘤疾病的密切关系，特别是CpG岛甲
表观遗传学研究进展概述
表观遗传学研究进展概述 摘要：表观遗传学是指表观遗传学改变(DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA如miRNA)对表观基因组基因表达的调节，这种调节不依赖基因序列的改变且可遗传表观遗传学。因素如DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNA是对环境刺激因素变化的反映，这些表观遗传学因素相互作用以调节基因表达，控制细胞表型，所有这些表观遗传学因素都是维持机体内环境稳定所必需的，有助于正常生理功能的发挥。目前表观遗传学的研究成果已经应用于一些疾病的研究特别是癌症的治疗上，可谓是前景光明。此外，近年来对ES细胞分化调控的研究也归结到表观遗传学领域。因此了解表观遗传学机制在人类疾病发生中的作用和表观遗传学调节剂对疾病治疗的价值将会迎来生物医学研究的表观遗传学时代。 关键词：表观遗传学，microRNA，组蛋白修饰, 表观遗传学(epigenetics)是传统遗传学的分支，由英国科学家Waddington最早提出，其涵义为在DNA序列不发生改变的情况下，基因的表达与功能发生改变，并产生可遗传的表型。表观遗传学是经典遗传学的补充与进一步的发展，涉及何时、何地以何种方式去应用遗传学信息的概念。我们认识到基因组包括两类遗传信息：即DNA序列遗传信息及表观遗传学信息。人体及细胞正常功能的维持是这两种信息互相作用、保持平衡的结果，如果这两种因素的任何一种表达失衡，都有可能导致疾病的发生。因此，表观遗传学研究是生命科学中一个普遍而又极其重要的新的研究领域，它不仅对基因的表达、调控、遗传有重要作用¨，而且在生命发育、肿瘤发生、炎症、衰老及再生医学、免疫、血管新生、变性性疾病的发生与防治中起着极其重要的作用。表观遗传学研究的重要性不亚于50年代沃森和克里克发现ＤＮＡ双螺旋结构所引发的关于染色体上基因的研究。 表观遗传学的主要调节机制有：DNA甲基化，组蛋白甲基化及乙酰化，及非编码RNA几种调节机制。然而这些调节机制的改变与我们生活的环境密切相关，每个生物个体都有特定的基因组与表观基因组，表观基因组在不改变DNA序列的情况下激活或关闭基因的表达。达，而这种由表观基因组所调控的基因表达又受多种环境因素的影响也就是说，我们日常所吃的食物、饮用的水、呼吸的空气、所处的环境当中所带来的精神因素的影响均可对基因表达的激活或关闭产生影响。因此表观遗传学特别强调生活的环境对人体表观遗传因素的影响。 表观遗传学对基因的表达调控可分为：(1)基因选择性表达的调控：包括DNA的甲基化和组蛋白的乙酰化与甲基化。(2)基因转录后的调控：包括小干扰RNA(smallinterferingRNA，siRNA)和微小RNA(microRNA，miRNA)。染色体重塑、基因印记、
遗传学名词解释
1、共显性/并显性：杂合子中显性和隐性性状同时表现出来的现象。 2、复等位基因：指的是一个群体中，在一个基因座上存在着2个以上的等位基因. 3、x2检验:亦称卡方检验．统计学中假设检验的方式之一。ｘ是一个希腊字母,ｘ2可读音为卡方，所以译为卡方检验。卡方检验主要用于定类或定序变量的假设检验,在社会统计中应用非常广泛。 卡方检验的步骤一般为： (1)建立假设,确定显著水平a与自由度ｄf、查ｘ2值表得到否定域的临界值； （3）由样本资料计算x2值; （３)将计算所得的ｘ2值与临界x2值(负值都取绝对值）作比较，若计算值大于临界值,则否定Ⅱ0；反之,则承认Ⅱ0。 计算卡方值的公式一般可表示为:x２=∑［（fo-fc)2／fc］ 式中:fo表示实际所得的次数，fc表示由假设而定的理论次数,∑为加总符号． 4、限性遗传:是指常染色体上的基因只在一种性别中表达,而在另一种性别完全不表达。 5、剂量补偿效应:在XY性别决定类型的生物中,性连锁基因在两种性别中有相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应。即在雌性、雄性细胞里，X染色体的编码产物在数量上相等或近乎相等。 6、干涉:每发生一次单交换时,它的临近基因间也发生一次交换的机会就减少体,称之为遗传干涉。 7、Ｃ值悖论:在每一种生物中其单倍体基因组的DNA总量称为Ｃ值(C Value），每种生物具有其特定的Ｃ值; 生物的C值并不与生物复杂程度(或进化上所处地位）相关的现象称作Ｃ值悖论,即物种的基因数与其复杂性也没有明显的相关性。 8、基因家族：序列高度相似但不一定完全相同的一类基因成员. 9、基因转变:减数分裂过程中同源染色体联会时一个基因使相对位置上的基因发生相应的变化 10、Alu家族：灵长类基因组特有的含量丰富的短散的重复序列,推测与基因调控有关。 11、普遍性转导:不同染色体片段中各个标记基因转导频率大致相同的转导． 12、高频重组菌株：F质粒(致育质粒)整合到细菌染色体上，形成高频重组株,具有
认知过程中研究表观遗传学机制
认知过程中研究表观遗传学机制 1 何谓表观遗传学及其主要的细胞学基础[1,2,3,4] 一般意义上的遗传学指基于DNA序列改变导致基因表达水平的变化,如基因突变、基因杂合丢失和微星不稳定等,表观遗传学指非DNA序列改变,是细胞内除了遗传信息以外的其它可遗传物质发生的改变。表观遗传学研究主要包括染色体重塑、组蛋白修饰,DNA甲基化,非编码RNA调控等。 真核细胞的特征是有细胞核,细胞核包含了真核生物几乎所有的遗传物质。真核生物基因组DNA储存在细胞核内的染色质中,核小体( nucleosome) 是构成真核生物染色体的基本结构单位。各核小体串联而成染色质纤维,核小体DNA长度约为165个碱基对,其中缠结在组蛋白八聚体周围的核心DNA( core DNA) 约1. 65圈,约合147个碱基对,而相邻的核小体之间的自由区域( linber DNA) 为20 - 50个碱基的长度,也就是基因组的75% ~ 90% 被核小体所占据。组蛋白八聚体由H2A、H2B、H3和H4各2个拷贝组成,每个核心组蛋白都有两个结构域: 组蛋白的球形折叠区和氨基末端结构像一条尾巴( tail) 位于核小体的球形结构以外,可同其它调节蛋白和DNA发生相互作用,染色体的高级结构和基因的转录调控都与组蛋白密切相关。核小体组蛋白的尾巴可以发挥信号位点的作用。 上面已谈到表观遗传学是指非DNA序列改变,而是改变染色质结构导致基因表达水平的变化。那么,染色质结构改变如何导致基因转录和表达水平改变的呢? 其一,在细胞里,DNA-染色质的形式存在,核小体是染色质的基本结构单位,75% ~ 90% 的基因组存在其中,核心组蛋白的尾巴的各种位点通过多种转移酶的作用,发生共价修饰,组蛋白通过电荷相互作用( 组蛋白尾巴带正电荷,DNA带负电荷) 如组蛋白乙酰化修饰可以通过电荷中和方式削弱组蛋白-DNA或核小体- 核小体的相互作用,或引起构象的变化,破坏核小体结构,使DNA接近转导机构,激活转录。 其二,为保证染色质的DNA与蛋白质的动态结合,细胞内产生了一系列特定的染色体重塑复合物,也称重塑子,它们利用水解ATP的能量通过滑动、重建、移除核小体等方式改变组蛋白与DNA结合状态,使蛋白质易于接近目标DNA。依据重塑子包含的ATP酶中催化亚基结构域的不同,把重塑子分为SWI/SNF、ISWI、CHD、IN080四大家族。组蛋白修饰后如乙酰化的组蛋白可以募集转录复合物进入到一个基因位点,影响转录。