表观遗传学

表观遗传学Epigenetics1.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、B121)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。

表观遗传学的研究和应用表观遗传学（epigenetics）指的是基因表达受影响的方式，并且这种影响是可逆转的。

表观遗传学是生态遗传学与发育生物学、生物化学和遗传学的结合，覆盖了一个复杂的、多层次的过程，包括高级生命体的分化发育、细胞信号与讯号传递以及对内外环境中化学、物理和机械刺激的反应。

表观遗传学的研究和应用有着广泛的领域，包括癌症、肥胖症、神经疾病等多种疾病治疗、食品安全以及植物种植等方面。

在本文中，我将探讨表观遗传学的研究和应用，以及它们对我们的生活和健康的影响。

一、表观遗传学理论的研究表观遗传学的研究在近年来得到了越来越多的关注。

科学家们发现表观遗传学对人类的健康和疾病的产生、发展和治疗中有关键的作用。

人们的基因组是由基因和非编码区域组成的，而表观遗传位点根据不同的生活经历、环境以及外在刺激的影响会发生变化，从而改变基因表达。

表观遗传位点在基因表达调控中发挥着关键的作用，而这种表观遗传位点的变化可以继承、槽位转移、可塑性或永久性。

表观遗传学对球形细胞的外形、大小和形态形成也起到了重大的影响。

二、表观遗传学的应用1. 它在生物医学中的应用表观遗传学在医学领域中应用广泛。

许多疾病的发生与基因的表达水平和DNA的甲基化有关。

例如，糖尿病、癌症、自闭症等疾病和衰老现象可以通过发掘表观遗传机制来研究。

同时，表观遗传学的响应也可作为恶性肿瘤和其他疾病的诊断和治疗的标志。

许多治疗方法都是通过改变表观遗传机制来开发。

例如，利用机械刺激改变细胞的表观遗传状态，以此激活一些潜在的治疗功能。

2. 它在植物学中的应用表观遗传学对植物生长和环境适应的影响同样重要。

表观遗传机制能够调节蛋白质的相互作用，并影响植物对外界环境的反应。

例如，干旱和高盐环境下，植物的DNA甲基化水平会发生变化，从而发挥出一些适应性特征。

表观遗传学的应用将有助于增强农作物的适应性，以缓解食品品质、生产和供应方面的问题。

三、表观遗传学对健康和生活的影响表观遗传学对于人类健康和生活有着深刻的影响。

表观遗传学课件一、引言表观遗传学是研究基因表达调控机制的一门学科，它涉及到基因序列不发生变化，但基因表达却发生了可遗传的改变。

这种调控机制对于生物体的生长发育、细胞分化、疾病发生等过程具有重要作用。

本文将对表观遗传学的基本概念、调控机制及其在疾病中的应用进行详细阐述。

二、表观遗传学的基本概念1.基因表达调控：基因表达调控是指生物体通过一系列机制，控制基因在特定时间和空间的表达水平。

基因表达调控是生物体生长发育、细胞分化、环境适应等生命现象的基础。

2.表观遗传修饰：表观遗传修饰是指在基因的DNA序列不发生改变的情况下，通过DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑等机制调控基因表达的过程。

3.表观遗传学的研究内容：表观遗传学主要研究基因表达调控的分子机制，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、非编码RNA调控等。

三、表观遗传学的调控机制1.DNA甲基化：DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶的催化下，将甲基基团转移至DNA分子的过程。

DNA甲基化通常发生在基因的启动子区域，抑制基因表达。

2.组蛋白修饰：组蛋白修饰是指在组蛋白分子上发生的一系列化学修饰，如乙酰化、磷酸化、甲基化等。

这些修饰可以改变组蛋白与DNA的结合状态，从而调控基因表达。

3.染色质重塑：染色质重塑是指染色质结构发生变化，使基因的表达状态发生改变的过程。

染色质重塑可以通过改变核小体结构、DNA甲基化、组蛋白修饰等方式实现。

4.非编码RNA调控：非编码RNA是指不具有编码蛋白质功能的RNA分子，包括miRNA、lncRNA、circRNA等。

这些RNA分子可以通过与mRNA结合、调控转录因子活性等方式调控基因表达。

四、表观遗传学在疾病中的应用1.癌症：表观遗传学在癌症研究中的应用主要涉及肿瘤发生、发展和治疗。

研究发现，癌细胞的表观遗传修饰模式发生改变，导致肿瘤相关基因的表达异常。

通过研究这些表观遗传修饰，可以为癌症的早期诊断、预后评估和治疗提供新靶点。

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。

染色质重塑表观遗传学重塑依赖的染色质重塑与人类疾病染色质重塑复合物依靠水解A TP提供能量来完成染色质结构的改变，根据水解ATP的亚基不同，可将复合物分为SWI/SNF复合物、ISW复合物以及其它类型的复合物。

这些复合物及相关的蛋白均与转录的激活和抑制、DNA的甲基化、DNA修复以及细胞周期相关。

ATRX、ERCC6、SMARCAL1均编码与SWI/SNF复合物相关的ATP酶。

ATRX突变引起DNA甲基化异常导致数种遗传性的智力迟钝疾病如：X连锁α-地中海贫血综合征、Juberg-Marsidi综合征、Carpenter-Waziri综合征、Sutherland-Haan综合征和Smith-Fineman-Myers综合征，这些疾病与核小体重新定位的异常引起的基因表达抑制有关。