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什么是表观遗传 表观遗传的特点

学习啦【百科知识】 编辑:谢君 发布时间:2016-09-27

  表观遗传是指DNA序列不发生变化,但基因表达却发生了可遗传的改变,那么你对表观遗传了解多少呢?以下是由学习啦小编整理关于什么是表观遗传的内容,希望大家喜欢!

  表观遗传的概述

  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'碳位以共价键结合一个甲基基团。正常情况下,人类基因组中的“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。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。

  表观遗传的特点

  DNA双螺旋结构的发现和重组DNA技术、PCR技术的产生促进了分子遗传学的发展。几十年来,人们一直认为基因决定着生命过程中所需要的各种蛋白质,决定着生命体的表型。但随着研究的不断深入,科研人员也发现一些无法解释的现象:马、驴正反交的后代差别较大;同卵双生的两人具有完全相同的基因组,在同样的环境中长大后,他们在性格、健康等方面却会有较大的差异。这些现象并不符合经典遗传学理论预期的结果,提示在某些情况下,基因的碱基序列不发生改变,但生物体的一些表型却可以发生了变化。此外,研究还发现有些特征只是由一个亲本的基因来决定,而源自另一亲本的基因却保持“沉默”。人们对于这样一些现象都无法用经典的遗传学理论去阐明。

  遗传学中的一个前沿领域:表观遗传学(Epigenetics),为人们提供了解答这类问题的新思路。表观遗传学是研究表观遗传变异的遗传学分支学科。表观遗传变异(epigenetic variation)是指,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。它并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。

  表观遗传的影响

  母性影响是受核基因的控制,核基因产物在雌配子中积累,使后代的性状表现为母亲的性状,就是母性影响,如锥实螺外壳旋转方向是由核基因控制的。

  母系遗传是位于细胞质中的基因引起的。雄配子没有细胞质,只有雌配子有,雌雄配子结合产生的后代,细胞质都是来自于母体亲本,因此细胞质基因(如线粒体和叶绿体基因,都是存在于母体亲本的)所控制的性状总是来自于他的母亲,这就叫母系遗传。

  经研究发现,发现饮食习惯与生活习惯,对基因影响极大;而且改变的部份在未来生育时,更有机会遗传到下一代,甚至于祖宗八代的饮食和生活习惯,也有可能影响后代的基因,其中例子如东方传统食物大豆含有甲基成份,也会因表观遗传下让成份遗传到下一代而导致痴肥的现象。

  表观遗传学

  新兴学科

  表观遗传学(Epigenetic) ,遗传学对一般人来说也不算陌生,表观遗传学又是什麽呢?原来,在基因组中除了DNA和RNA序列之外,还有其他调控基因信息的方法,这些方法并不会改变基因的序列,而是通过修饰基因、控制基因、蛋白质的功能和特性等;更能通过细胞周期及增值周期去影响基因变化的新兴学科。

  Epigenetics 这一名词的中文译法有多种,常见有译成“表观遗传学”、“表现遗传学”、“后生遗传学”、“外因遗传学”、“表遗传学”、“外区遗传学”等等,还没有统一的中文名称。早在1942 年的时候,C.H.Waddington 就首次提出了Epigenetics 一词,并指出表观遗传与遗传是相对的,主要研究基因型和表型的关系。几十年后,霍利迪(R. Holiday)针对Epigenetics 提出了更新的系统性论断,也就是人们比较统一的认识,即表观遗传学研究没有DNA 序列变化的、可遗传的基因表达改变”。

  学科现象

  表观遗传学的现象很多,已知的有DNA甲基化,基因组印记(genomic impriting)和RNA编辑(RNA editing)、基因沉默、核仁显性和休眠转座子激活等。

  学科表达

  表观遗传改变从以下3个层面上调控基因的表达,DNA修饰:DNA共价结合一个修饰基团,使具有相同序列的等位基因处于不同的修饰状态;蛋白修饰:通过对特殊蛋白修饰或改变蛋白的构象实现对基因表达的调控;非编码RNA的调控:RNA可通过某些机制实现对基因转录的调控以及对基因转录后的调控,如RNA干扰(RNA interference,RNAI)。

  研究方向

  表观遗传学研究包括染色质重塑、DNA甲基化、X染色体失活,非编码RNA调控4个方面,任何一方面的异常都将影响染色质结构和基因表达,导致复杂综合征、多因素疾病以及癌症。和DNA的改变所不同的是,许多表观遗传的改变是可逆的,这就为疾病的治疗提供了乐观的前景。从研究来看,X 染色体剂量补偿、DNA 甲基化、组蛋白密码、基因组印记、表观基因组学和人类表观基因组计划等问题都是表观遗传学研究的内容。

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