第十一章表格观遗传学.docVIP

第十一章 表观遗传学 重点内容提示： 一、表观遗传学 表观遗传学是于遗传学相对应的一门科学，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，它包括三个层次的含义：一是可遗传性，二是基因表达的可变性，三是无DNA序列的变化或不能用序列变化来解释。 二、表观遗传修饰 1．DNA甲基化。DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，将一个甲基添加在DNA分子的碱基上，最常见的是加在胞嘧啶上。DNA甲基化是最早发现DNA修饰途径之一，它直接制约基因的活化状态， DNA甲基化能关闭某些基因的活性，去甲基化诱导基因的重新活化和表达，对基因表达起重要调节作用，保护基因组的稳定性。DNA甲基化与肿瘤疾病的发生发展有重要的关系，抑癌基因CpG甲基化可导致抑癌基因的表观遗传学转录失活，直接参与肿瘤的发生机制，是肿瘤研究的新型生物学指标。 2．组蛋白修饰。组蛋白修饰包括乙酰化、甲基化和磷酸化，构成多种多样的组蛋白密码，作为一种识别标志，为其他蛋白与DNA的结合产生协同或拮抗作用。 3．DNA相关沉默。反义RNA、非编码RNA和RNA干扰均能异染色质形成，引起RNA的相关沉默。 三、遗传印记 1．遗传印记。是指不同亲本来源的一对等位基因之间存在功能上的差异，它在长期进化中形成，哺乳动物的正常发育起着重要作用。DNA甲基化是产生遗传印记的主要原因。 2．遗传印记特点。一是遗传印记遍布基因组，二是遗传印记的内含子小，雄性印记基因重组率高于雌性印记基因。三是印记基因组织特异性表达，四是遗传印记在世代中可以逆转。 四、X染色体失活 在哺乳动物中，雌雄性个体X染色体的数目不同，这类动物一X染色体失活方式来解决X染色体剂量的差异。在雌性哺乳动物中，两条X染色体有一个是失活的，成为X染色体剂量补充。X染色体失活的选择和起始发生在胚胎发育的早期，此过程被称为X失活中心所控制，是一种反义转录调控模式。这个中心存在着X染色体失活特异性转录基因，当失活的命令下达时，这个基因酒会产生一个17kb不翻译RNA与X染色体结合，引发失活，X失活中心具有“记数”的功能，既保持每个二倍体中仅有一条X染色体有活性，其余全部失活。 五、表观遗传与疾病和衰老 表观遗传变化是渐变的而非突变的遗传过程，也可称为表观遗传漂变。常见的表观遗传学异常有染色体不稳定、智力发育障碍和癌症。 表观基因组在发育、生长和衰老过程中存在着一个动态变化的过程，DNA甲基化水平增高和降低，都与人的衰老过程相关，衰老过程中某些细胞会发生年龄相关的变化，形成与年龄相关的疾病。 六、表观遗传学的生物学意义 表观遗传学是对“中心法则”的补充，认识到核酸不是存储遗传信息的惟一载体，有些因素影响基因的正常转录和翻译，对表观遗传中各种因子的突变导致的疾病的研究有助于人类了解表观遗传机制，进而指导疾病的治疗和新药的研制。 第十二章 基因操作、定位与克隆 重点内容提示： 重组DNA技术 重组DNA技术是现在分子生物学的核心技术之一，利用它可以使人类根据需要选择目的基因，在体外进行重组，再利用一定的基因转移方法将重组的DNA导入另一细胞或生物体内，使之在受体细胞中增殖和表达。重组DNA 技术的主要工具是工具酶和载体。 1．限制性核酸内切酶。能识别双链DNA分子中某些特定位点，从核酸分子内部切割磷酸二酯键生成DNA片段的一种酶。都是从原核生物中发现分离提纯的，分为三类。 2．DNA连接酶。限制酶切割产生的突出末端很短，两个互补末端间的氢键连接很弱，需要通过DNA连接酶在两个相关分子间作用弥合切口易于形成共价键将两个片段连接起来。 3．载体。在体外重组DNA必须有一工具能将外源DNA输送到宿主细胞内以进行扩增和表达的工具，就是载体。常用载体有：质粒、λ噬菌体、黏粒、细菌人工染色体和酵母人工染色体。 4．基因组文库：指将基因组DNA通过限制酶部分水解后，得到许多大小不等的随机DNA片段随机地同相应的载体重组、克隆，所产生的克隆群体代表了基因组DNA所有的序列。 5．cDNA文库：特殊类型细胞表达的mRNA通过分离这些细胞的mRNA合成DNA拷贝被克隆，即克隆到质粒或λ噬菌体载体中。这样的DNA拷贝称为互补DNA（cDNA），克隆了这样的mRNA的DNA拷贝即cDNA克隆。含有全部cDNA的大量克隆就称为cDNA文库。 二、分子杂交 应用特异性探针在复杂的待检DNA中，依据碱基互补配对原理来鉴定其同源DNA的过程。在DNA、RNA和蛋白质不同水平常用相应的杂交方法有三种，即Southern印迹、Northern印迹Western印迹。 聚合酶链反应 聚合酶链式反应是一种体外DNA 扩增技术，是在模板DNA、引物和4种脱氧核苷酸存在的条件下，依赖于DNA聚合酶的酶促反应，将待扩增的DNA片段与其两侧互补的寡核苷酸链引物经“高温变性—