表观遗传学研究进展概述

表观遗传学研究进展概述

摘要：表观遗传学是指表观遗传学改变(DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA如miRNA)对表观基因组基因表达的调节，这种调节不依赖基因序列的改变且可遗传表观。因素如DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNA是对环境刺激因素变化的反映，这些表观遗传学因素相互作用以调节基因表达，控制细胞表型，所有这些表观遗传学因素都是维持机体内环境稳定所必需的，有助于正常生理功能的发挥。目前表观遗传学的研究成果已经应用于一些疾病的研究特别是癌症的治疗上，可谓是前景光明。此外，近年来对ES细胞分化调控的研究也归结到表观遗传学领域。因此了解表观遗传学机制在人类疾病发生中的作用和表观遗传学调节剂对疾病治疗的价值将会迎来生物医学研究的表观遗传学时代。

关键词：表观遗传学，microRNA，组蛋白修饰,

表观遗传学(epigenetics)是传统遗传学的分支，由英国科学家Waddington最早提出，其涵义为在DNA序列不发生改变的情况下，基因的表达与功能发生改变，并产生可遗传的表型。表观遗传学是经典遗传学的补充与进一步的发展，涉及何时、何地以何种方式去应用遗传学信息的概念。我们认识到基因组包括两类遗传信息：即DNA序列遗传信息及表观遗传学信息。人体及细胞正常功能的维持是这两种信息互相作用、保持平衡的结果，如果这两种因素的任何一种表达失衡，都有可能导致疾病的发生。

因此，表观遗传学研究是生命科学中一个普遍而又极其重要的新的研究领域，它不仅对基因的表达、调控、遗传有重要作用，而且在生命发育、肿瘤发生、炎症、衰老及再生医学、免疫、血管新生、变性性疾病的发生与防治中起着极其重要的作用。表观遗传学研究的重要性不亚于50年代沃森和克里克发现ＤＮＡ双螺旋结构所引发的关于染色体上基因的研究。

表观遗传学的主要调节机制有：DNA甲基化，组蛋白甲基化及乙酰化，及非编码RNA几种调节机制。然而这些调节机制的改变与我们生活的环境密切相关，每个生物个体都有特定的基因组与表观基因组，表观基因组在不改变DNA序列的情况下激活或关闭基因的表达。而这种由表观基因组所调控的基因表达又受多种环境因素的影响.也就是说，我们日常所吃的食物、饮用的水、呼吸的空气、所处的环境当中所带来的精神因素的影响均可对基因表达的激活或关闭产生影响。因此表观遗传学特别强调生活的环境对人体表观遗传因素的影响。

表观遗传学对基因的表达调控可分为：(1)基因选择性表达的调控：包括DNA的甲基化和组蛋白的乙酰化与甲基化。(2)基因转录后的调控：包括小干扰RNA(smallinterferingRNA，siRNA)和微小RNA(microRNA，miRNA)。染色体重塑、基因印记、染色体失活亦属表观遗传学的范畴。

1.DNA的甲基化：DNA甲基化是由DNA甲基转移酶催化S腺苷甲硫氯酸作为甲基供体，将胞嘧啶转化为5一甲基胞嘧啶的反应。甲基化能改变基因的构型，从而影响转录因子的转录，而影响该基因的表达。DNA甲基化一般与基因沉默有关，而去甲基化与基因活化有关。甲基化与去甲基化可由不同的酶来催化。

2.组蛋白的修饰：组蛋白是真核细胞染色体的结构蛋白，与DNA共同组成核小体，组蛋白共有5种，它们是H1、H2A、H2B、H3、H4，这些组蛋白带有正电荷，能与带负电荷的DNA磷酸基相互作用形成较紧密的结构，其中H2、H3、H4是功能性组蛋白，H1只在核小体间起连接作用。组蛋白修饰包括组蛋白的乙酰化与去乙酰化、甲基化与去甲基化、组蛋白的磷酸化及泛素化，这些修饰因素单一或共同作用来调节基因的表达与功能的发挥。例如，乙酰化及去乙酰化与调节转录、细胞周期、细胞分化、增生、凋亡、衰老、DNA修复有关。近年来发现组蛋白乙酰化／去乙酰化的失常也与多种人类肿瘤的发生有关。不仅如此，血管新生、特发性肺部纤维化、变性性疾病、炎症反应均与组蛋白的乙酰化／去乙酰化密切相关。

3.非编码的RNA：非编码RNA包括siRNA和miRNA，这是两种序列特异性转录后基因表达的调节因子。siRNA可在体外合成，然后导入细胞使特异性基因沉默，现已成为强有力的生物医学研究工具，它既可用于某种疾病发病机制的研究，又可用于疾病的治疗，其作用如同特异性生物导弹。miRNA及其长短与siRNA相似，为22bp左右，多数miRNA具有高度的保守性、基因表达时序性和组织特异性。miRNA的研究已成为生物医学研究的前沿热点之一，尤其是肿瘤与miRNA的关联更是人们







































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