当前位置：文档之家 › 表观遗传学基因组印记PPT课件

表观遗传学基因组印记PPT课件

  • 格式：pptx
  • 大小：2.02 MB
  • 文档页数：15

下载文档原格式

  / 15

合集下载

表观遗传学(共20张PPT)

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

2024年度-遗传学表观遗传学PPT课件

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。
29
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

2024版遗传学第十二章表观遗传学精选课件

2024版遗传学第十二章表观遗传学精选课件
环境因素对DNA甲基化影响
DNA甲基化是一种常见的表观遗传修饰方式，它可以在不改变DNA序列的情况下调控基因表 达。环境因素可以通过影响DNA甲基化酶的活性来改变DNA甲基化模式，从而影响基因表达。
环境因素对组蛋白修饰影响
组蛋白修饰是另一种重要的表观遗传修饰方式。环境因素可以通过影响组蛋白修饰酶的活性 来改变组蛋白修饰模式，进而影响染色质结构和基因表达。
转座子沉默与位置效应
转座子定义与分类
转座子是一段可移动的DNA序列， 它能够在基因组中“跳跃”并插 入到新的位置。根据转座机制的 不同，转座子可以分为DNA转座 子和RNA转座子两类。
转座子沉默机制
为了防止转座子对基因组的破坏， 细胞会采取多种机制来沉默转座 子的活性。这些机制包括DNA甲 基化、组蛋白修饰、非编码RNA 调控等。
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
染色质重塑是指染色质结构和位置的动态变化过程，包括核小体定 位和染色质高级结构的改变。
作用
染色质重塑能够影响基因表达和细胞功能，参与细胞分化、细胞周 期等生物过程。
circRNA作为治疗靶点
探索circRNA在疾病发生发展中的作用机制，以其为靶点设计新型 药物或治疗方法。
染色质重塑相关药物研究进展
染色质重塑复合物抑制剂
通过抑制染色质重塑复合物（如SWI/SNF家族蛋白） 的活性，改变染色质结构，调控基因转录。
靶向染色质重塑因子
针对特定染色质重塑因子的功能和作用机制，设计 特异性药物或干预手段，实现精准治疗。

表观遗传学基因组印记PPT课件

表观遗传学基因组印记PPT课件
表观遗传学—基因组印记
1
? 一直以来人们认为DNA的双螺旋结构决定着 物种生命的表型。
? 公驴和母马杂交会生下近似于马的马骡； 而公马和母驴杂交，则会生下近似于驴的 驴骡。
? 同卵双生的双胞胎，在胚胎时期虽然其细 胞核DNA序列完全一致，但是在生长发育过 程中，却会培养出不同的性格，而且身体 健康状况也不尽相同。
9
X染色体的失活
10
?人和小鼠的印记基因相类似，到2010年4月为 止，已被证实的人类印记基因有61个，小鼠 印记基因和印记候选基因约有120多个 (/IGC)。
11
印记基因的特点
? 单等位表达，即性别特异性； ? 很少单独存在，约有80％以上是呈簇排列，印记区
2
发展历史
? 1939年，生物学家 Waddington CH 首先在 《现代遗传学导论》中提出了 epigenetics 这一术语。
?并于 1942年定义表观遗传学为“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”。
3
发展历史
? 1975年，Hollidy对表观遗传学进行了较为 准确的描述。
因此母源和胚胎dnmt1提供保护使印记基因抵御植入前早期胚胎被动去甲基化的影响这个作用得以实现可能是通过zfp57识别并结合icr中甲基化的tgccgc序列trim28与zfp57结合这样zfp57kap1复合物再招募与其相关的染色质修饰因子如dnmt1setdb1hp1及np95等从而阻止了icr的完全去甲基化但是确切的机制仍然不清楚10与印记异常的相关疾病印记的基因只占人类基因组中的少数但在胎儿的生长和行为发育中起着至关重要的作用
? 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。

表观遗传学 PPT课件

表观遗传学 PPT课件

一、基因组印记
增强子阻遏蛋白(CTCF)
甲基化 启动子 印记控制中心
♀
Igf2
H19
增强子
Igf2不转录 H19转录
♂
Igf2
H19
增强子
Igf2转录 H19不转录
H19和Igf2的边界元件作用模式
一、基因组印记
DNA甲基化与基因组印记
➢ 基因印记最显著的特点是卵子和精子中同一基因的甲 基化程度不同。
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。
➢ 载脂蛋白B基因的mRNA编辑发生在转录后，在细胞核 中进行。
二、RNA编辑
核基因组RNA编辑
➢ 载脂蛋白B未经编辑 mRNA编码4536个氨基 酸，产物是ApoB-100， 而经过编辑的最终产物 是Apo-48，原因是在编 辑时仅有一个C→U转变， 即第2152位密码子CAA 转变成UAA，从而形成 终止密码子。
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

表观遗传学.ppt

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

表观遗传学-基因组印记教学教材

研究表观遗传学与基因组印记的相互作用有助于深入理解生命过程的调控 机制，为疾病诊断和治疗提供新的思路。
04
表观遗传学与疾病
表观遗传学与疾病的关系
表观遗传学是研究基因表达水平上遗传变异的一 门科学，它与疾病的发生和发展密切相关。
环境因素、生活习惯、饮食等可以通过表观遗传 机制影响基因的表达，进而导致疾病的发生。
表观遗传学的重要性
总结词
表观遗传学对于理解生物学过程、疾病机制和环境影 响等方面具有重要意义。
详细描述
表观遗传学在多个领域都具有广泛的应用价值。首先 ，它有助于我们深入理解生物体的发育和生理过程， 阐明一些生物学现象的机制。其次，表观遗传学对于 疾病的研究和治疗也具有重要意义，它可以揭示疾病 的发病机制，并提供新的治疗策略和药物靶点。此外 ，表观遗传学还能帮助我们了解环境因素对人类健康 的影响，为预防和治疗相关疾病提供科学依据。
组织特异印记基因
指在特定组织或器官中表达的基因，其表达水平受 到表观遗传修饰的影响，这种影响通常与发育和分 化过程中的细胞命运决定有关。
肿瘤相关印记基因
指在肿瘤发生和发展过程中起重要作用的基因，其 表达水平异常与肿瘤细胞的增殖、分化和转移有关 。
基因组印记的生物学意义
基因组印记是生物个体发育和表型形成的重要调控 机制之一，它能够影响个体的生长发育、行为和代 谢等生理过程。
表观遗传学-基因组印记教学 教材
目
CONTENCT
录
• 表观遗传学简介 • 基因组印记 • 表观遗传学与基因组印记的关系 • 表观遗传学与疾病 • 展望与未来研究方向
01
表观遗传学简介
表观遗传学的定义
总结词
表观遗传学是一门研究基因表达方式如何受到环境和其他非基因 序列因素影响的科学。

表观遗传学ppt课件


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
*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。
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。
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；

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。

表观遗传学全套精品课件113p

表观遗传学
Epigenetics
英同卵双胞胎 1个患白血病1个很健康
同卵双胞胎出生时哥哥体重为弟弟3倍(图)
多莉：死掉了…
Dolly Ian Wilmut
多莉：生于1996年7月5日，死于2003年2月14日
Epigenetic differences：monozygotic twins
X-Chromosome Inactivation：The calico cat
核心 组蛋白修饰 核小体重塑
启动子“暴露” promoter clearance
转录因子、组蛋白、 DNA相互作用
转录起始复合体形成 pre-initiation complex formation
激活
转录起始 transcription
转录
Prevent the binding of transcription factors
TF
直接干扰机制 (1)
直接干扰机制 (2)
间接机制
The methyl-CpG-binding proteins MeCP1 and MeCP2能够与甲基化的 DNA结合 MeCP2能够招募Sin3a, HDACs，形成复合物， 阻遏转录
MeCP2
Model for methylation-dependent gene silencing. The structural element of chromatin is the nucleosomal core, which consists of a 146-bp DNA sequence wrapped around core histones. Acetylation of the histones causes an open chromatin config-uration that is associated with transcriptional 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 closed structure that can no longer be accessed by the transcriptional machinery.
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

20
Prader-Willi综合征
智力低下，过度肥胖， 身材矮小，小手小 足……
21
快乐木偶综合症
快乐木偶综合症(AngelmanSyndrome，简 称AS)，是母源15号染色体q11-q13缺失所 致。 会双手举高，挥舞，脚下不稳，就像被人 牵线的木偶;经常发笑，很快乐的样子。
22
23
含有一个或几个差异甲基化区(differential methylation domain／region，DMD／DMR)，又称印 记调控区(imprinting control regions，ICR)； 在印记基因的ICR内富含胞嘧啶鸟嘌呤(cytidine— phosphate—guanosine，CpG)的CpG岛，容易被甲基 化修饰； 可逆转。
18
印记的基因只占人类基因组中的少数，但在 胎儿的生长和行为发育中起着至关重要的作 用。印记的异常表达，通常带来伴有复杂突 变和表型缺陷的疾病主要表现为过度生长、 生长迟缓、智力障碍、行为异常。目前在肿 瘤的研究中认为印记缺失是引起肿瘤最常见 的遗传学因素之一。
19
BWS综合征
包括巨舌、脐凸出或 其他脐异常、躯体巨 大、肝大、一过性低 血糖、上颌发育不良 等
16
ZFP57通过结合甲基化DNA的六聚核苷酸序 列TGCCGC，抑制基因表达。 TRIM28是一种转录中介因子，是许多基 因转录调控复合体中的桥梁分子。 DNMT1属于DNA甲基化转移酶家族，既能 催化重头甲基化又能维持甲基化DNA。
17
胰岛素样生长因子2( IGF2) 存在基因组印记 的现象， IGF2能促进细胞的增殖、分化以及 个体的生长发育并抑制细胞凋亡 。IGF2基因 组印记与多种肿瘤的发生、发展相关 。 来源于父方的基因Igf2对胚胎的贡献是促进胎 儿生长，加速其发育，促进胎盘发育为胎儿提 供更多营养。父系表达基因tgf2的缺失导致胎 儿在宫内生长迟缓。
2
发 展 历 史
1939 年，生物学家 Waddington CH 首先在 《现代遗传学导论》中提出了epigenetics 这一术语。
并于 1942 年定义表观遗传学为“生物学的 分支，研究基因与决定表型 历 史
1975年，Hollidy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。
基因组印记（Genomic imprinting）：又称 遗传印记，是指基因的表达与否取决于它们是 在父源染色体上还是在母源染色体上。有些印 记基因只从母源染色体上表达，而有些则只从 父源染色体上表达。
8
基因组印记可以是共价标记（DNA甲基化） 上的，也可以是非共价标记（DNA-蛋白质和 DNA-RNA互作，核基因组定位）。 印记调控区(Imprinting control regions, ICRs)是印记基因表达的关键调控序列，来 源于双亲等位基因中的一个ICR 会被DNA甲 基化标记，这些区域的差异性甲基化 (Differentially methylated regions, DMRs)使双亲等位基因出现差异表达。
4
发 展 历 史
现代表观遗传是指在基因的DNA序列不发 生改变的情况下，基因的表达水平与功 能发生改变，并产生可以遗传的表型。
基因表达模式
5
表观遗传学的特点
可遗传，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；
表观遗传学—基因组印记
1
一直以来人们认为DNA的双螺旋结构决定着 物种生命的表型。
公驴和母马杂交会生下近似于马的马骡； 而公马和母驴杂交，则会生下近似于驴的 驴骡。 同卵双生的双胞胎，在胚胎时期虽然其细 胞核DNA序列完全一致，但是在生长发育过 程中，却会培养出不同的性格，而且身体 健康状况也不尽相同。
9
X染色体的失活
10
人和小鼠的印记基因相类似，到2010年4月为 止，已被证实的人类印记基因有61个，小鼠 印记基因和印记候选基因约有120多个 (/IGC)。
11
印记基因的特点
单等位表达，即性别特异性；
很少单独存在，约有80％以上是呈簇排列，印记区 域联系紧密且相互依赖；
12
印记过程
在胚胎时期，原始生殖细胞(primordial germ cell，PGC）形成期间，细胞中的印 记被擦除(去甲基化)；当原始生殖细胞发 育至成熟的配子这一阶段，又重新建立起 基因组印记(重新甲基化)； 甲基化的重建决定了细胞分化的命运，形 成的印记，在体细胞分裂中稳定遗传。
13
14
没有DNA序列的改变或不能用DNA序列变化来 解释。
6
表观遗传学信息：何时、何地、以何种方 式去应用遗传信息
表观遗传学的研究内容：
基因选择性转录表达 的调控
DNA甲基化 基因组印记 组蛋白共价修饰 染色质重塑
7
基因转录后的调控
基因组中非编码RNA 微小RNA（miRNA） 反义RNA 内含子、核糖开关等
母源效应蛋白
在卵母细胞成熟过程中，母源基因组转录 本会不断累积。大多会消失，但是仍然还 有一些母源转录本在合子中起作用，为早 期胚胎正常发育所必需。在胚胎基因激活 前，植入前期的早期胚胎发育很大程度上 依赖于母源转录因子、多能因子和染色质 重塑因子等。
15
研究的比较清楚的母源效应蛋白是DPPA3、 ZFP57、TRIM28和DNMT1，可以保护印 记基因的甲基化位点，在保护胚胎的发育 的过程中起着重要的作用。