表观遗传学 编辑
表观遗传学又译表征遗传学、表遗传学,属于生物学遗传学的分支学科,其研究范畴为:在“非DNA序列变化”情况下,遗传信息通过某些机制或途径,发生可保存并传递给子代的基因表达或细胞表型之改变;而上述现象即为表观遗传。
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组蛋白乙酰化为真核生物染色体上包裹DNA的组蛋白N端之离胺酸被乙酰化的转译后修饰,为细胞调控基因表现的一种机制。此反应一般由组蛋白乙酰转移酶催化,组蛋白脱乙酰酶则可催化其逆反应组蛋白脱乙酰化,将组蛋白上的乙酰基水解移除。组蛋白乙酰化是为一种表观遗传学修饰,乙酰基化会消除组蛋白离胺酸所带的正电荷,使其与DNA的结合力降低,因此可将原本缠绕较紧密的染色体结构转成较疏松的型态,有利于转录的进行而提升基因表现;组蛋白脱乙酰化的功能则与之相反,可使染色体结构变得更紧密而降低基因表现。
甲基化DNA免疫沉淀在分子生物学中是一种大规模纯化技术,被用于富集DNA甲基化。该技术包括了通过抗5-甲基胞嘧啶的抗体分离出甲基化的DNA片段。该技术由迈克尔·韦伯及其同事所阐述并为切实可行的甲基组水平鉴定工作铺平了道路,这是因为经纯化的甲基化DNA片段可输入到各种高通量DNA检测方法之中,这些方法包括高分辨率DNA微阵列或下一代测序。虽然如此,人们对于甲基组的理解仍处于初级阶段;进行这项研究的复杂之处在于DNA甲基化有着细胞/组织特异性,这与其它表观遗传学属性类似。
差异甲基化区指在多种样本中基因组里甲基化状态不相同的区域,被看作为可能参与基因转录水平调控的功能性区域。在多种组织中鉴定DMRs综合考察了人类组织中表观遗传学的差异。癌症与正常样品间的DMRs展示出癌症中甲基化缺失情况。众所周知,DNA甲基化与细胞分化及增殖有关,现找到发育阶段及重编程阶段中存在的许多DMRs。此外还存在着个体内DMRs,这种DMRs在给定的个体中随着年龄的增长而在全局DNA甲基化过程中发生纵向改变。也有个体间DMRs,这种DMRs在不同个体间存在差异甲基化类型。
亚硫酸盐定序是一种利用亚硫酸盐处理,测定DNA甲基化情形的方法。DNA甲基化是最早被发现的表观遗传学标记,也是被研究最为深入的表观遗传改变。原理在于亚硫酸盐可使DNA上的胞嘧啶转变为尿嘧啶,同时已受甲基化的5-甲基胞嘧啶则不受影响。如此一来,就可以使实验者得知DNA序列上甲基化的情形。 对动物而言,DNA甲基化主要是指对CpG位点中胞嘧啶的五号碳上增加一个甲基的过程。DNA位点的甲基化可能对该基因的转录活性起到抑制作用。
刘小乐,生物信息学家,现为哈佛大学生物统计与计算生物学系教授,主要研究领域包括计算生物学、表观遗传学与癌症生物学等。
甲基化DNA免疫沉淀在分子生物学中是一种大规模纯化技术,被用于富集DNA甲基化。该技术包括了通过抗5-甲基胞嘧啶的抗体分离出甲基化的DNA片段。该技术由迈克尔·韦伯及其同事所阐述并为切实可行的甲基组水平鉴定工作铺平了道路,这是因为经纯化的甲基化DNA片段可输入到各种高通量DNA检测方法之中,这些方法包括高分辨率DNA微阵列或下一代测序。虽然如此,人们对于甲基组的理解仍处于初级阶段;进行这项研究的复杂之处在于DNA甲基化有着细胞/组织特异性,这与其它表观遗传学属性类似。
兰迪·朱特尔是一位美国生物学家,主攻表观遗传学,知名于对DNA甲基化的探究。
5-羟甲基胞嘧啶是生物DNA中由胞嘧啶衍生而来的一种核碱基,其化学式为C5H7N3O2,可能有调控基因表现的功能,为表观遗传学上重要的碱基。5hmc最早于1952年在噬菌体DNA中被发现,可能为噬菌体避免被细菌限制酶切割的一种机制,有些细菌则演化出可切割含5hmc序列的限制酶。1972年此碱基首度在哺乳类DNA中被发现,2009年有研究在人类与小鼠的脑组织DNA和胚胎干细胞的DNA中发现5hmc,目前已知大多数的哺乳类细胞中可能均含有5hmc,但含量不一,在中枢神经系统的神经元及原生殖细胞中较多,且含量可能因年龄而变化。5hmc的具体功能尚不清楚,可能与DNA去甲基化有关。
5-羟甲基胞嘧啶是生物DNA中由胞嘧啶衍生而来的一种核碱基,其化学式为C5H7N3O2,可能有调控基因表现的功能,为表观遗传学上重要的碱基。5hmc最早于1952年在噬菌体DNA中被发现,可能为噬菌体避免被细菌限制酶切割的一种机制,有些细菌则演化出可切割含5hmc序列的限制酶。1972年此碱基首度在哺乳类DNA中被发现,2009年有研究在人类与小鼠的脑组织DNA和胚胎干细胞的DNA中发现5hmc,目前已知大多数的哺乳类细胞中可能均含有5hmc,但含量不一,在中枢神经系统的神经元及原生殖细胞中较多,且含量可能因年龄而变化。5hmc的具体功能尚不清楚,可能与DNA去甲基化有关。
5-羟甲基胞嘧啶是生物DNA中由胞嘧啶衍生而来的一种核碱基,其化学式为C5H7N3O2,可能有调控基因表现的功能,为表观遗传学上重要的碱基。5hmc最早于1952年在噬菌体DNA中被发现,可能为噬菌体避免被细菌限制酶切割的一种机制,有些细菌则演化出可切割含5hmc序列的限制酶。1972年此碱基首度在哺乳类DNA中被发现,2009年有研究在人类与小鼠的脑组织DNA和胚胎干细胞的DNA中发现5hmc,目前已知大多数的哺乳类细胞中可能均含有5hmc,但含量不一,在中枢神经系统的神经元及原生殖细胞中较多,且含量可能因年龄而变化。5hmc的具体功能尚不清楚,可能与DNA去甲基化有关。