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【杂学笔记-表观遗传学-updating】

时间:2019-06-18 04:48:39

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【杂学笔记-表观遗传学-updating】

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表观遗传学(epigenetics):在生物学和特定遗传学领域,其研究的是在不改变DNA序列的前提下,通过某些机制引起可遗传的基因表达或细胞表现型的变化表型(phenotype):生物体的所有可观察的特征,是由于其基因型与环境相互作用而产生的胚胎干细胞来自囊胚的内细胞群,并进行体外培养获取胚胎干细胞具有多能性,在一定条件下可分化为外/中/内三个胚层的细胞,这些细胞形成生物体的各种结构胚胎干细胞的形态与基因表达情况与其他细胞有明显的不同将已经分化的细胞转化为诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS)的四种关键转录因子:Oct3/4, Sox2, c-Myc, Klf4

干细胞的分类图

决定基因表达的三种机制:DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA对基因表达的调控核小体:DNA和组蛋白缠绕在一起的结构,如同丝带上缠着小珠子染色体:由核小体不断折叠缠绕形成的结构甲基化通常加在胞嘧啶C上基因的表达需要启动子,即转录起始位点附近的一段特殊的DNA序列,启动子区域如果出现DNA甲基化,基因通常沉默,如果没有甲基化,基因通常表达组蛋白修饰的机制:甲基化、乙酰化、磷酸化基因中只有2%的基因是编码蛋白质的,剩下的98%的基因是不编码蛋白质的,这些基因会转录为RNA,不会翻译成蛋白质,但可决定谁可以被翻译成蛋白质具有调控功能的非编码RNA包括:miRNA、siRNA等约60%的人类蛋白编码基因由miRNAs调节,很多miRNAs由表观遗传调控,约50%的miRNA基因与CpG岛有关,其可能被表征遗传甲基化抑制。来自甲基化的CpG岛的转录被强烈抑制并可遗传其它miRNAs通过组蛋白修饰或DNA甲基化和组蛋白修饰组合来进行表观遗传调节DNA甲基化是一种很稳定的表观遗传修饰,某区域的DNA被甲基化以后,大多数倾向于一直保持这种甲基化状态组蛋白修饰很不稳定,加在组蛋白尾上的基团可以被移除,还可以再加上去,而细胞核受到任何外界的刺激,作为反应,都会发生这种修饰

DNA甲基化

组蛋白修饰

几乎是在精子穿透卵细胞的瞬间,雄性前核的DNA甲基化就会被快速抹去,雌性前核也差不多,不过速度会慢一点当细胞开始分化时,会有新的表观遗传修饰被写入,即表观遗传组正在被重新编程本来这种重新编程可以防止父母将积累的任何不适当的表观遗传修饰传递给后代,但是也有例外的,其中包括印记基因的印记控制区相关的DNA甲基化能被保留遗传印记(genomic imprinting):指只有来自特定亲代的基因得以表达,而不遵从孟德尔定律,依靠单亲传递某些遗传学性状的现象,此现象已知可见于昆虫、哺乳类动物以及开花植物印记基因(imprinted gene):其表达由贡献它们的亲本决定的基因,违反了通常的遗传规律,这种基因几乎仅见于胎生哺乳动物,而在小鼠种已知的由100多个在一般二倍体生物的体细胞中拥有两份基因,通常这两份基因组中的等位基因都能表现,但少数(少于1%)的基因会受到遗传印记的影响,使其中一份基因失去作用。如:一种制造类胰岛素的生长因子IGF-2的基因,只有来自父亲的等位基因能够表达母本和父本的基因组可以提供相同的DNA,但它们的功能并不等效雄性的染色体更倾向于发育成胎盘,即促进生长,雌性的染色体更倾向于发育成胚胎,即抑制生长基因印记的机制:配子在形成过程种被打上标记,即低甲基化或不甲基化能转录活跃的基因,而高度甲基化不表达的基因印记基因出错会造成罕见的遗传疾病,如:普莱德·威利综合征(Prader Willi Syndrome,PWS),安格曼综合征(Angelman Syndrome,AS),贝克威思·威德曼综合症(Beckwith Wiedemann Syndrome,BWS),西弗罗素综合症(Silver Russell Syndrome,SRS)

遗传印记

发展倾向的调控

Reference

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