epigenetics 表观遗传学培训讲解.ppt

DNA甲基化分析技术 经典： DNA是遗传的分子基础；遗传信息储存在DNA的碱基序列中。 现象： 同卵双生的孪生子（identical twins） 遗传背景完全相同，但往往在长大后出现性格、健康方面的很大差异； 有些肿瘤的发生是在癌基因和抑癌基因的DNA未发生变化的情况下产生的； …… 环境影响基因表达？如何影响？这种影响能否遗传？ 对经典的“基因决定论”遗传观念的挑战。 Origin of epigenetic inheritance 现已证实，可以在不影响DNA序列的情况下改变基因组的修饰，这种改变不仅可以影响个体的发育，而且还可以遗传下去。 即：基因组功能的正常行使，不仅依赖于DNA序列中的遗传信息，还受到基因组中的其他信息的调控。 表观遗传学： 在基因组中除了DNA和RNA序列以外，还有许多调控基因的信息，它们虽然本身不改变基因的序列，但是可以通过基因修饰，蛋白质与蛋白质、DNA和其它分子的相互作用，而影响和调节基因的功能和特性，并且通过细胞分裂和增殖周期影响遗传。 表观遗传学是生命科学中一个普遍而又十分重要的新的研究领域。它不仅对基因表达、调控、遗传有重要作用，而且在肿瘤、免疫等许多疾病的发生和防治中亦具有十分重要的意义。 表观遗传学的研究内容 现在认为，表观遗传方式的遗传是指单细胞或多细胞把遗传信息传递给子代的过程，这种传递不伴有编码蛋白质的核酸序列的改变。而该类遗传信息以DNA甲基化、组蛋白翻译后修饰等形式保存。研究表观遗传方式的学科称之为表观遗传学。 表观遗传有三个密切相关的含义：1 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；2 可逆性基因表达调节；3 没有DNA序列的变化或不能用DNA序列的变化解释。 MZ twins Monozygotic twin DZ twins Dizygotic twin P M M1 P1 P2 M2 Twinning PM PM P1M1 P2M2 Epigenetic phenomena Example I MZ DZ – X-inactivation Women are XX, men are XY How are levels of all essential X-encoded gene products similar between men and women if women have twice the number of alleles? Mary Lyon – 1961 in cells with multiple X chromosomes, all but one is inactivated during mammalian embryogenesis – the “Lyon effect” X-inactivation; which X? Usually random … but always paternal in marsupials and variable in calico cats representing regional expression of differing pigmentation genes on alternate Xchromosomes Epigenetic phenomena Example II 1961年M.F.Lyon就提出了关于雌性哺乳动物体细胞的两条X染色体中会有一条发生随机失活的假说，并认为这是一种基因剂量补偿的机制。以后的研究表明在给定的体细胞有丝分裂谱系中，有一条X染色体是完全失活并呈异染色质状态，而在另一个细胞谱系中同一条X染色体又可以是活化的且 呈常染色质状态。 X-inactivation The repressed X-chromosome condenses to form a Barr body In fact, 10-15% of repressed alleles are active – to compensate for recessive alleles of sex-linked disorders including haemophilia and colour blindness How does the cell “count” X chromosomes? A Barr body is the visible manifestation of the epigenetic inactivation of the X-chromos