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。
表观遗传学研究的新进展
随着科技的不断发展，人们对遗传学的研究越来越深入。在以往，传统的遗传研究主要关注DNA序列的变异和遗传方式，但是这种方式无法解释同一种基因造成的不同表现方式。表观遗传学的出现填补了这一空白，可以解释这些不同表现方式的产生。而表观遗传学在最近几年也取得了许多新进展。
什么是表观遗传学？
表观遗传学指的是基因表达态度的遗传调控方式。它不涉及DNA序列的变化，而是利用各种因素（如DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA等）对基因表达进行控制，从而影响细胞和个体的发育、代谢、免疫应答等。与传统的遗传学研究相比，表观遗传学更能说明基因的复杂性和多样性。
表观遗传学的新进展
1. 表观遗传学在肿瘤治疗中的应用
近年来，表观遗传学在肿瘤治疗中的应用得到了越来越广泛的关注。基于对肿瘤细胞表观遗传学异常的认识，科学家们已经成功地开发了多种针对表观遗传学调控基因治疗的方法，如DNA甲基转移酶抑制剂、组蛋白去乙酰酶抑制剂等。这些新型药物不仅可以引起肿瘤细胞的凋亡，还能够增强肿瘤细胞对传统治疗的敏感性。目前，这些药物在进行临床试验，并有望成为新一代的抗癌药物。
2. 非编码RNA的发现
非编码RNA（ncRNA）是指不编码蛋白质的RNA分子。在表观遗传学调控中，ncRNA发挥着重要的作用。近年来，科学家们发现了大量的ncRNA分子，并验证了它们在复杂生命系统中的重要作用。比如，人类胚胎干细胞中发现的长链非编码RNA（lncRNA）XIST，通过辅助蛋白的作用，在两个X染色体中选择一个进行沉默，从而保证女性的基因组仅有一个X染色体进行表达。此外，ncRNA还能够调节潜在病理状态下基因的表达，如心脏疾病、神经精神疾病等。
3. 表观遗传学在生物技术领域的应用
表观遗传学不仅在癌症治疗中有着广泛的应用，还有着重要的生物技术应用。比如，在转基因作物的培育中，常常需要选择适合的表观遗传标记进行筛选。此外，表观遗传学也可以推动基因编辑技术的发展，如CRISPR/Cas9技术的应用。通过使用CRISPR/Cas9技术，科学家们可以针对具有特定表观遗传标记的DNA区域进行精确定位修饰。
遗传学中的表观遗传学研究
表观遗传学是一门相对新兴的学科，它研究的是在不改变基因序列的情况下，细胞核内某些化学修饰对基因表达和功能的影响。随着遗传学研究的深入，表观遗传学在科学研究中的重要性逐渐受到认可，成为了一个备受关注的研究领域。
在遗传学中，基因转录被认为是十分重要的生物学过程之一，确保了基因的表达和功能。然而，表观遗传学显示出基因表达和功能发生改变不一定需要改变基因序列的事实，同时表明了基因表达和功能的可塑性。基因表达和功能如何被调控和影响，是表观遗传学的核心研究问题。
目前，表观遗传学的研究主要集中在 DNA 甲基化、组蛋白修饰、非编码 RNA 等方面。DNA 甲基化是表观遗传学研究中的一个热点，它是一种将甲基基团加到 DNA 分子上的化学改变，可以影响基因的表达和功能。组蛋白修饰则是指对核染色质上的蛋白质进行化学修饰，从而对基因的表达和功能进行调控。非编码
RNA 是生物体内一类不具有编码蛋白质的 RNA 分子，能够调控基因表达和功能。
最近，表观遗传学研究的重点逐渐转向了在不同生命阶段中的表观遗传转录调控模式以及其与疾病的关系。这项研究通常在同一种动物或人物种的细胞或组织中进行比较。比如说，研究人们的基因表达在不同年龄段和性别之间的差异，在研究老年痴呆和癌症等疾病中表现出的性别差异时，表观遗传学发现对于干细胞的过程可以成为重要的研究领域。这样做的好处是会发掘出生命活动和疾病的转录调控规律，并借以发掘新的治疗目标。
我们现在也看到越来越多的研究围绕着表观遗传学而进行，例如进行群体研究，研究人口在某些环境条件下表观遗传转录调控的变化，这项研究不单单可以去重新评估基因表达差异及其与疾病的关系，也能为环境污染对人类、动物和植物健康的影响带来启示。更为重要的是，我们可以进行代际数十年的长期研究来分析表观遗传的遗传性以及其可能对后代健康造成的影响。
总之，表观遗传学的研究对于我们对生命活动和疾病的理解是非常重要的，而这一领域的研究也在不断地发展，不断推进我们对生命活动的认知。
