表观遗传学---Epigenetics.ppt

表观遗传学ics
闵捷
21014007
概念
表观遗传学
研究不涉及DNA序列改变的基因表达和调控的可遗传变化的,或者说是研究从基因演绎为表型的过程和机制的一门新兴的遗传学分支。
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***化,组蛋白修饰等功能), 及基因型对表型的决定作用。
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。
表观遗传学的研究内容:
基因选择性转录表达的调控
DNA***化
基因印记
组蛋白共价修饰
染色质重塑
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
一、DNA***化
DNMT1
SAM
胞嘧啶
5-***胞嘧啶
胞嘧啶***化反应
S-腺苷甲硫氨酸
DNA***化(DNA methylation)是研究得最清楚、也是最重要的表观遗传修饰形式,主要是基因组 DNA上的胞嘧啶第5位碳原子和***间的共价结合,胞嘧啶由此被修饰为5***胞嘧啶(5-methylcytosine,5mC)。
哺乳动物基因组中5mC占胞嘧啶总量的2%-7%,约70%的5mC存在于CpG二连核苷。
在结构基因的5’端调控区域, CpG二连核苷常常以成簇串联形式排列,这种富含CpG二连核苷的区域称为CpG岛(CpG islands),其大小为500-1000bp,约56%的编码基因含该结构。
基因调控元件(如启动子)所含CpG岛中的5mC会阻碍转录因子复合体与DNA的结合。
DNA***化一般与基因沉默相关联;
非***化一般与基因的活化相关联;
而去***化往往与一个沉默基因的重新激活相关联。
5’
3’
CpG岛主要处于基因5’端调控区域。
启动子区域的CpG岛一般是非***化状态的,其非***化状态对相关基因的转录是必须的。
目前认为基因调控元件(如启动子)的CpG岛中发生5mC修饰会在空间上阻碍转录因子复合物与DNA的结合。因而DNA***化一般与基因沉默相关联。
Rb基因
CpG 频率
DNA***化的转录抑制机制:
(1)直接干扰特异转录因子与各自启动子结合的识别位置。DNA的大沟是许多蛋白因子与DNA结合的部位,胞嘧啶的***化干扰转录因子与DNA的结合。
(2)转录抑制复合物干扰基因转录。***化DNA结合蛋白与启动子区内的***化CpG岛结合,再与其他一些蛋白共同形成转录抑制复合物(TRC),阻止转录因子与启动子区靶序列的结合,从而影响基因的转录。
(3)通过改变染色质结构而抑制基因表达。染色质构型变化伴随着组氨酸的乙酰化和去乙酰化,许多乙酰化和去乙酰化本身就分别是转录增强子和转录阻遏物蛋白。