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表观遗传学修饰—组蛋白修饰（1.生物工程学院，天津300457；）摘要：表观遗传学对于生物性状的传递有重要的意义，而组蛋白修饰对于基因的转录、表达有极其重要的影响，比如甲基化、乙酰化、磷酸化等，这些组蛋白的修饰都对基因的表达有着不同的调控机制，本文间介了组蛋白修饰的几种类型及其机制，以及组蛋白修饰与肿瘤的关系。
关键词：表观遗传学；组蛋白修饰；甲基化；中图分类号：文献标志码：文章编号：1672-6510（0000）00-0000-00表换遗传学又称“拟遗传学”、“表遗传学”、“外遗传学”以及“后遗传学”，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。
这些改变包括DNA的修饰(如甲基化修饰)、组蛋白的各种修饰等。
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下一代这个问题。
组蛋白的翻译后修饰不仅与染色体的重塑和功能紧密相关，而且在决定细胞命运、细胞生长以及致癌作用的过程中发挥着重要的作用[1]，如组蛋白磷酸化就在有丝分裂、细胞死亡、DNA损伤修复、DNA复制和重组过程中发挥着直接的作用[2]。
组蛋白的修饰主要包括：甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化、ADP-核糖基化等。
1组蛋白的修饰结构基础真核生物约146bp的DNA缠绕核心组蛋白八聚体（各两分子的H2A, H2B, H3, H4）构成了染色体的基本单位核小体，核小体再通过DNA 和组蛋白H1连接构成染色质纤维。
组蛋白不仅在染色体组装方面有着重要的作用，而且组蛋白的翻译后修饰在调控基因动态表达方面也有着重要的作用。
组蛋白翻译后修饰多发生在组蛋白的N-端尾部，包括甲基化、乙酰化、磷酸化、ADP-核糖基化、泛素化和小分子泛素化修饰[3]，这些修饰有助于其他蛋白质与DNA的结合，从而产生协同或者拮抗作用来调控基因转录。
例如，乙酰化使组蛋白尾部正电荷减少，从而削弱了与带负电荷DNA骨架的作用，而促进染色质呈开放状态[4],甲基化激活或抑制基因功能主要依赖于修饰的位点，主要与赖氨酸残基的单甲基化、双甲基化或三甲基化有关[5]。
组蛋白修饰与表观遗传学中的细胞记忆在过去的几十年中，细胞生物学家一直在探讨细胞如何在空间和时间上调节基因的表达及其调控机制。
表观遗传学是对这个领域的一种研究，它描述了一种由细胞遗传学家发现的重要过程，这种过程能够改变基因表达而不影响细胞DNA序列。
表观遗传学的本质在于，细胞内部的分子变化及与外部环境的相应变化能够被记忆、保留和遗传给后代细胞，影响基因表达。
组蛋白是最常见的细胞核蛋白，是基因表达的关键因素之一。
组蛋白修饰是指在组蛋白N端上特定的位点发生的生化修饰。
这些化学修饰可以改变组蛋白的结构和功能，从而调节DNA的可接近性。
组蛋白修饰包括乙酰化、甲基化、磷酸化和泛素化等一系列化学修饰。
这些修饰的质量和分布影响着细胞的基因表达。
组蛋白乙酰化是最被广泛研究的一种组蛋白修饰方式。
细胞利用乙酰化酶对组蛋白进行丝氨酸和赖氨酸的乙酰化，从而增加组蛋白相对于DNA的可接近性，加强基因表达的控制。
甲基化是另一种常见的组蛋白修饰方式，它发生在组蛋白N端上的赖氨酸、精氨酸或组蛋白尾部上的赖氨酸。
这种修饰能够关闭某些基因的表达，从而实现基因的“沉默”。
组蛋白修饰与细胞记忆有着密切的关系。
细胞利用这种机制来将环境因素所产生的信号转化为一种确保DNA区域可读性的信息，并将这些信息传递给后代细胞。
例如，细胞可能会在特定的生长环境下产生一种创伤性沉默，这种沉默会导致某个基因的表达发生改变，而这些改变可以存在相当长的时间之内。
如果这种沉默是由组蛋白修饰所起的作用，那么这种现象就是可以被传递给下一代细胞或下一个有此基因的个体，从而让这种基因表达的改变被保留下来。
除此之外，组蛋白修饰还与许多重要生物学过程和疾病密切相关。
反式基因是一种导致癌症发生的基因，组蛋白的丝氨酸和赖氨酸乙酰化可以促进反式基因的表达。
另外，对于某些神经元，这种乙酰化是能够长度很长时间的改变神经元连接（即突触形态和功能）的调节机制。
总之，组蛋白修饰是表观遗传学中一个非常重要的过程，它在整个细胞生长及分化过程中扮演着至关重要的角色。
组蛋白修饰与表观遗传研究在遗传中，DNA序列是传承父母给子女的一项基本信息。
但是，除了DNA序列之外，还存在着一些重要的信息。
这些信息并不是靠类似于密码一样的序列传递的，而是通过表观遗传机制传递。
组蛋白修饰是一种重要的表观遗传机制，它能够通过对组蛋白的化学修饰来影响基因转录的调控，进而影响个体的表型。
组蛋白是构成染色质核小体的主要蛋白质，一个核小体包含两个同型体的四个组蛋白蛋白质(H2A, H2B, H3和H4)分子，以及一条DNA分子。
由于组蛋白能够直接绕在DNA分子上，因此组蛋白与DNA紧密结合，进而产生了染色质亲和性。
组蛋白本身是能够发生化学修饰的。
这些化学修饰可能涉及到组蛋白分子的氨基酸残基的甲基化、乙酰化等。
以H3K4甲基化为例。
H3K4甲基化指的是在组蛋白H3上特定的氨基酸残基-Lysine 4 (K4)-上连接了一个甲基基团。
这个甲基电子云的贡献导致了这个氨基酸残基发生了化学变化，这个化学变化进而引发一系列的生化反应，在几个层面上影响了基因表达。
一个可能的影响是，基因变成“开放”的态势，获得转录机器的便利，更容易被转录而产生蛋白质。
具有这种组蛋白修饰的染色质被称为活动染色质，它能够较为容易地转录；而缺乏这种组蛋白修饰的染色质被称为沉默染色质，它比较难以转录。
过去10年来，人们广泛研究组蛋白修饰与基因表达之间的关系，并对正常和异常的表观遗传作用进行了深入研究。
研究表明，某些组蛋白修饰已成为诸如肿瘤和神经变性疾病等复杂疾病的提示性标记。
例如，研究表明，H3K4甲基化在神经生长和神经递质释放中发挥了重要作用，并且H3K4甲基化水平异常与神经退行性疾病相关。
组蛋白修饰还可通过转录因子(teanscription factor)与另外的功能蛋白质产生反应。
例如，一项研究表明，组蛋白脱乙酰化酶HDAC2和糖尿病相关转录因子的相互作用，可以形成一个同源复合物，在参与神经退行性疾病的过程中发挥了重要作用。
