环境因素引起的表观遗传变异探析

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1、精选公文范文管理资料环境因素引起的表观遗传变异探析　　在表观遗传机制建立和成熟过程中，环境刺激对出生前和出生后早期的表观遗传水平有重要的影响，所产生的错误信息在以后的表观遗传复制中被不断积累，最终导致个体随着年龄的增长而表观差异越来越大。近几年提出的环境表观基因组学正是在基因组水平探讨环境因素的表观遗传效应及其对基因表达影响的学科。研究表明，环境因素可引起错误的表观遗传程序建立进而导致多种人类疾病，如肿瘤、衰老、印记综合征、免疫疾病、中枢神经系统及精神发育紊乱。　　长期以来，人们普遍认为作为有机体发育关键步骤的甲基化只是静态地DNA修饰，不会随环境条件变化而改变。Salk生物研究所的研究

2、人员发现处于逆境下植物的DNA[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料甲基化模式会发生变化，从而改变对基因的调控，这意味着表观基因组并不只是一种静态指令，这种指令也能根据植物的经历进行重写，该研究以及其他研究者的发现共同证明，生活经历会给DNA打下印记[1].环境因素引起的人体表观遗传变异也已被证实。西班牙和美国的科学家首次利用全基因组高通量分析对同卵双胞胎一种特殊的表观遗传修饰---DNA甲基化进行研究，通过对比双胞胎中正常的一方和患有自身免疫疾病的一方的DNA甲基化水平，发现双胞胎双方大量基因的DNA甲基化水平不同。同卵双胞胎的遗传组成几乎相同，存在于双胞胎之间的这些

3、差异表明除了遗传因素以外，还有其他因素（如环境因素）在决定人的表型差异方面起重要作用[2].　　1环境因素引起的表观遗传变异　　1.1重金属诱导的表观遗传变异锌参与甲基化合物的生成与调节，也参与DNA甲基转移酶（DNAmethyltransferase,DNMT）和组蛋白去乙酰化酶（histonedeacetylase,HDAC）[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料等修饰酶的构成。重金属如三价铬的暴露，使父系基因组表观遗传修饰改变，增加子代癌症发生[3].近期研究发现，在植物和哺乳动物细胞体外和体内实验中，镉可以诱导产生各种表观遗传变异，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、

4、miRNA降解或翻译抑制等[4].为模拟真实情况下的重金属暴露，镉、铅、锌等重金属联合暴露所引起的表观遗传变异也成为学者们研究的新方向。　　1.2有机化合物诱导的表观遗传变异一些非遗传毒性致癌物，如饮水氯化消毒副产物二氯乙酸（DCA）和三氯乙酸（TCA）,在体内和体外试验中[5],未表现出显着的遗传毒性，但长期接触可导致啮齿动物肝、肾、结肠的DNA和（或）原癌基因c2myc的低甲基化，提示它们具有表观遗传活性。其他非遗传毒性致癌物，如三卤甲烷类（氯仿，一溴二氯甲烷）、其他卤乙酸（二溴乙酸）、三氯乙烯、过氧化物酶体增殖剂、芸香苷、胆汁酸等，也都有文献表明能通过降低DNA甲基化而致癌[6].

5、近期有课题组选用具有明确致畸作用的酒精处理CP15-13心肌祖细胞，发现酒精可引起组蛋白H3K9[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料的高乙酰化及心脏发育相关基因的高表达，HATs活性抑制剂姜黄素可拮抗上述作用。在活体小鼠实验中也发现了类似结果：孕鼠酒精暴露后，各发育时期胚胎心脏的组蛋白H3K9乙酰化水平均高于正常对照组。即酒精干扰了组蛋白H3K9乙酰化水平的正常时序性。同时，心脏发育相关基因GATA4、Mef2c的表达时序性也发生紊乱。该研究提示组蛋白乙酰化修饰可能介导了酒精引起的胚胎心脏畸形[7-8].　　2环境因素引起的表观遗传变异对人类的影响　　2.1表观遗传学

6、与胚胎（胎儿）生长发育　　　　胚胎（胎儿）发育是遗传信息和环境因素相互作用而产生特异表型的编程过程，具有很强的可塑性。发育编程中的表观遗传事件主要有4方面：早期发育重编程、基因组印记、X[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料染色体失活和组织分化中的表观遗传调节。　　日前，研究人员首次展示了子宫内环境对新生儿表观遗传学图谱的影响，即出生时就带有的DNA化学修饰，这项研究将为人们提供宝贵的疾病风险信息。　　该研究首次对同卵双胞胎和异卵双胞胎新生儿的脐带组织、脐带血和胎盘的基因组甲基化图谱进行了分析，评估了双胞胎基因、共享母体环境和差异性子宫内环境对其表观基因组的影响。研究发

7、现，即使在同卵双胞胎之间，新生儿出生时的表观遗传学图谱也存在着广泛的差异。有研究认为，这应该是由于双胞胎在母体环境中经历的不同所引起的，尽管双胞胎共享一个子宫，胎盘和脐带等特定组织的影响可能不同，从而产生了表观遗传学图谱的不同[9].了解新生儿出生时的表观遗传学图谱，是对其未来健康进行管理的超强工具，未来科学家有望在人们幼年时期对疾病风险进行鉴别和跟踪，甚至能通过特殊的环境或者饮食干预手段，对个人疾病风险做出相应调节。　　2.2表观