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1、第10章基因组表观遗传1)什么是表观遗传2)表观遗传现象3)表观遗传机制位置效应副突变甲基化基因组印记染色质重建剂量补偿表观遗传学的例子1)细胞的分化是一种典型的表观遗传学现象,如人类眼睛细胞和肌肉细胞含有相同的基因组,但基因的表达差异很大.2)whileamutationintheaxingenecalledaxin-fusedproducesmicewithkinkytails(弯曲尾巴),thedegreeofkinkinessvariesamonggeneticallyidenticallittermates(同一窝老鼠)(Figure)
2、.Epigenetics的历史1)上世纪40年代,Waddington首创“epigenetics”一词,用以概括研究基因及其产物如何转变为表现型的领域.用现在的话说,就是遗传信息如何转变为表型的过程.2)就词义而言,“epi”是“其上”(upon)或“超越”(over)的意思.因此,在epigenetics的定义中,genetics只涉及基因的结构层次,而epigenetics则涉及基因如何发挥其功能以及基因之间的互作关系.3)在Waddington的“epigenetics”定义中,epigenetics的位置处于遗传学,发育和生态学的交叉口
3、.表观遗传的通俗解释我国古代有“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，叶徒相似，其实味不同”的记载，说明相同基因型的生物在不同的环境条件下表型有很大的差别。同一种中药材在不同产地生长，其药效相差甚远，这也是环境影响基因表达的突出例子。这种因环境影响而改变的基因表达模式并不涉及基因型的变异，但可以重复出现，稳定遗传，是一种典型的表观遗传现象。同卵孪生子的表型趋异也是一种表观遗传.最近的研究发现,随着年龄的增长同卵孪生子的表型差异有扩大的趋势.Epigenetics概念的变迁1)1982年“DictionaryofBiology”的定义:epigeneti
4、cs系指遗传因子与发育过程之间的互作,通过这种互作使基因型转变为表型.2)1992年,Hall在其所著的“EvolutionaryDevelopmentalBiology”一书中,将epigenetics定义为:在发育过程中遗传因子和非遗传因子作用于细胞,选择性控制基因的表达,并逐步增加表型复杂性的过程.3)1996年,在“EpigenticMechanismsofGeneRegulation”一书中将epigenetics定义为:不涉及DNA顺序的改变而发生的基因功能的差异,这种差异能通过有丝分裂和减数分裂稳定传递.4)2001年Science
5、杂志对epigenetics的定义为:不涉及DNA顺序的变异但能通过有丝分裂和减数分裂遗传的基因表达模式的改变.表观遗传学表观遗传学(epigenetics):研究在不改变DNA顺序的情况下基因表达出现可遗传变化的分支学科.这种表达模式的改变可通过有丝分裂和减数分裂传递给子代细胞或个体.表观遗传学是功能基因组学研究的重要领域.表观遗传是基因组程序化的一种表现形式.表观遗传学的内容广义的表观遗传(epigenetic)包括以下内容:1)DNA的甲基化2)位置效应3)核小体和组蛋白的修饰(乙酰基化和甲基化)4)RNAi(siRNA和miRNA)导致的
6、基因沉默5)染色质重建(如X-染色体的失活)6)免疫组织细胞DNA的重排7)基因组印记(genomicimprinting)8)等位基因的副突变及同源抑制，颠换效应9)朊蛋白(Prion)欧洲已启动epigonome计划InOctober2000,theHumanEpigenomeConsortium(theSangerInstitute,EpigenomicsAG,andtheCentreNationaldeGénotypageinEvry,France)startedaEuropeanUnion-fundedpilotprojecttomap
7、themethylationsiteswithinthemajorhistocompatibilitycomplex(MHC)regioninsevendifferenthumantissues.2000年10月,欧共体启动了一项探索计划:绘制人类基因组7种不同组织细胞主要组织相容性复合体(MHC)区甲基化位点图.表观遗传--位置效应1)位置效应是指由于基因在染色体上的位置发生改变而引起的表型改变的现象。2)位置效应表明,基因的功能以及基因对生物表型的影响可以在不改变遗传物质本身的顺序组成情况下仅仅由于遗传物质在染色体上的位置差别而发生变化。3)
8、位置效应实际上反映了基因组不同区域特定染色质结构对基因施加的影响。两种位置效应美国学者E.B.刘易斯把位置效应分为两大类型：稳定型和花斑
