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。

表观遗传学对医学的影响

张小蔫

摘要：随着人们对表观遗传学的深入了解，人们对表观遗传疾病的机理及表观遗传治疗的研究也得到了进一步发展。这些疾病与基因印记、DNA的甲基化、组蛋白修饰等表观遗传过程相关。这些非DNA序列的改变导致了可遗传的表型变化，也引发了一些疾病的产生。本文就表观遗传学及其在医学方面的研究进展做一综述。

关键词：表观遗传；DNA甲基化；组蛋白修饰；基因印记；表观遗传治疗

The Impact of Epigenetics on Medical

Abstract：With in-depth understanding of the epigenetics, mechanism of epigenetic

disease and the study of epigenetic therapy has been further developed. These

diseases are related to genomic imprinting , DNA methylation, histone modifications

and other epigenetic processes. These non - DNA sequence changes lead to heritable

phenotypic changes also led to the generation of a number of diseases . In this paper,

epigenetics and its progress in medical research are reviewed .

Keywords: epigenetics;DNA methylation; histone modifications; genomic

imprinting;epigenetic therapy

在经典遗传学的理论中，遗传的分子基础是核酸，生命的遗传信息贮存在核酸的碱基序列上，几乎所有的生命活动都受基因调控，甚至人类的精神活动也与基因表达有关。但是作为开放的复杂系统，生命活动从来就不是由一种因素就能完全决定的。随着现代遗传学和生物信息学的发展，人们发现，不仅DNA序列包含遗传信息，而且DNA、组蛋白或染色体水平的修饰也会造成基因表达模式的改变，并且这种改变和经典的遗传信息一样可以遗传，基因能否表达往往受这些修饰的调控。这种通过有丝分裂或减数分裂来传递非DNA序列遗传信息的现象称为表观遗传（epigenetic inheritance）。表观遗传学（epigenetics）是研究不涉及DNA序列改变的基因表达和调控的可遗传修饰，即探索从基因演绎为表型的过程和机制的一门新兴学科，它的诞生对经典遗传学说做了很好的补充。

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。

表观遗传学

陈静

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。表观遗传学因素如DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNA等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。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。本文就其中的DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、X染色体失活、遗传印记和表观遗传学研究的应用前景进行了综述,并对表观遗传作了介绍。

关键词 表观遗传学 DNA甲基化 组蛋白修饰 染色质重塑X染色体失活 遗传印记

表观遗传(epigenefie variation)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他可遗传物质发生的改变，且这种改变在发育和细胞增殖过程中能稳定传递。 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。它是不符合孟德尔遗传规律的核内遗传。由此我们可以认为，基因组含有两类遗传信息，一类是传统意义上的遗传信息，即DNA序列所提供的遗传信息，另一类是表观遗传学信息，它提供了何时、何地、以何种方式去应用遗传信息的指令。表观遗传学的现象很多，DNA 甲基化、组蛋白修饰、基因组印记、RNA 编辑、基因沉默、核仁显性、休眠转座子激活和性别相关性基因剂量补偿效应等都是典型的表观遗传现象。

1939年，Waddington CH 首先在《现代遗传学导论》中提出了epihenetics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。1996年James G Herman 和Stephen B Baylin 发明 MSP技术，并发现肿瘤细胞中抑癌基因启动子区CpG呈高甲基化状态。