环境与遗传的交互作用

1、 环境与遗传的交互作用“应激素质”模型（stress diathesis model）用于解释早期经历对成年个体的持久影响，这一模型认为早期不良环境通过某种方式改变了神经系统发育，如hall 等研究发现经历早期应激的成年大鼠正中隆起、前扣带回和前额叶皮质的酪氨酸阳性神经纤维减少，导致持久的5-ht 功能障碍，从而对个体的心理行为造成持久的影响。近年来，表观遗传学成为生命科学研究的新热点, 它是指在基因组中除了dna 和rna 序列以外，还有许多调控基因的信息，它们虽然本身改变基因的序列，但是可以通过基因修饰，蛋白质与蛋白质、dna 其他分子的相互作用，而影响和调节遗传的基因的功能和特性，并且通

2、过细胞分裂和增殖周期影响遗传的一门新兴学科。表观遗传学具有以下三大特点：1）表观遗传学是基因环境交互作用的重要分子机制。大量的疾病研究表明发育过程形成的疾病易感性可以在基因表型与环境生活事件的相互作用中产生，表观遗学在其中就起了关键作用（edwards & myers,2008; liu, li, & tollefsbol, 2008）。2） 表观遗传学具有可遗传性，即基因与环境相互作用造成基因表型的改变，能在细胞或个体世代间遗传。3） 表观遗传学具有可逆转性，即环境、药物等通过作用其中关键酶可以达到改变基因功能的效果，这为疾病的治疗提供了新的方向研究者发现个体早期经历的不同，可以影响基因的修

3、饰方式如dna甲基化、组蛋白修饰，这为早期经历响成年后行为提供了的分子机制也有证据表明个体早期所形成的基因修饰的方式可以传递到子代，表观遗传学这种可遗传性为子代与亲代的行为相似在分子层面提供了依据表观遗传学具有可逆转性，有证据表明利用表观遗传的这一特点，改善后期环境质量可以达到改变个体行为的效果表观遗传学的研究包括dna 甲基化、染色质重塑、x 染色体失活、非编码rna 调控4 个方面（wolffe, & matzke, 1999; bird, 2007。目前的心理应激方面的研究主要集中在dna 甲基化和染色质组蛋白修饰两方面。 表观遗传学作为生命科学研究的新热点，运用于研究早期经历对成年个体

4、的行为的长期影响，为已建立的社会经济地位与心理、生理健康的关系的研究提供了新的解释，解决了传统遗传学研究所不能解释的问题。根据表观遗传学的观点，外在表型和疾病的发生是基因与环境交互作用的结果，这对研究个体行为和疾病的发病机制提供了一个新的视角。此外根据表观遗传学可逆转这一特性, 药物、环境等后期因素可以通过表观遗传机制改变相关基因的表达和行为表现，从而逆转早期经历对个体的持久影响，为我们后期纠正行为和疾病的治疗提供了潜在的治疗目标。然而有关个体发育的表观遗传学研究尚处于起步的阶段，仍有很多的问题需要我们深入研究，如（1）：研究者对早期经历调节个体应激反应尚局限于下丘脑垂体肾上腺皮质轴。早期经历

5、对其他神经递质系统，如：多巴胺系统，5羟色胺系统等的影响是怎样的呢？表观遗传学机制是否参与调节其中重要基因的表达尚不清楚。（2）目前的表观遗传学研究尚局限于少数几种行为的改变上，而动物行为的表现多种多样，如何对行为进行分类, 并研究表观遗传学机制是否参与其中，仍有待于我们探索。此外研究中我们还面临着多种多样的问题, 如表观遗传学研究技术还不成熟（mill & petronis, 2007），有关脑与行为的研究还存在着脑组织不易获取等等。但是表观遗传（aisa, et al., 2007）作为对传统遗传学的补充，为我们探索环境与基因共同参与塑造个体行为的机制提供新的思路。个体的行为有基因和表观遗

6、传修饰所决定，遗传修饰受个体的早期经验，成长环境，教养方式等后天外在的影响，并且遗传修饰有可能遗传给下一代。表观遗传的分子机制 表观遗传的改变可以导致特定基因的激活，而不必改变dna序列。此外，染色质蛋白与dna相关联可能被激活或沉默。这是不同的细胞在多细胞有机体中只表达其活动必需基因的原因。当细胞进行分裂时，表观遗传的变化得以保存。大多数表观遗传变化只发生在生物个体的一生中，但是，如果形成受精卵的精子或卵细胞发生了基因失活，那么这种表观遗传变化将被传递给下一代17。由此拉马克学说提出了一个问题：这种生物体表观遗传的变化是否可改变dna的基本结构。特殊的表观遗传过程包括副突变、书签、印迹、基因

7、沉默、x染色体失活、位置效应、重组、缩并、母体效应、致癌进程、致畸剂影响、组蛋白化学修饰的调控以及异染色体和受技术局限的单性繁殖及克隆。dna损伤也会导致表观遗传变化181920。dna损伤发生频繁，人体平均每天会发生10000次。这些损伤大部分被修复，但在dna修复时仍然可能发生表观遗传变化21。尤其是双链dna的断裂可能会引起未编程的表观遗传基因沉默，导致dna甲基化和促进沉默蛋白质组的修饰（染色质重构）22。此外，多聚二磷酸腺苷核糖酶（parp1酶）及其产物多聚二磷酸腺苷核糖（par）在修复过程中会积聚dna的损伤23。这种累积，反过来，直接补充和激活染色质重塑蛋白alc1进而导致核小体

8、的重构24。而核小体的重构会导致dna修复基因mlh1的沉默25。能造成dna损伤的化学物质，如苯、对苯二酚、苯乙烯、四氯化碳和三氯乙烯，可通过激活氧化应激通路导致大量的dna低甲基化26。不同饮食影响老鼠表观遗传的改变可以导致特定基因的激活，而不必改变dna序列。此外，染色质蛋白与dna相关联可能被激活或沉默。这是不同的细胞在多细胞有机体中只表达其活动必需基因的原因。当细胞进行分裂时，表观遗传的变化得以保存。大多数表观遗传变化只发生在生物个体的一生中，但是，如果形成受精卵的精子或卵细胞发生了基因失活，那么这种表观遗传变化将被传递给下一代17。由此拉马克学说提出了一个问题：这种生物体表观遗传的

9、变化是否可改变dna的基本结构。特殊的表观遗传过程包括副突变、书签、印迹、基因沉默、x染色体失活、位置效应、重组、缩并、母体效应、致癌进程、致畸剂影响、组蛋白化学修饰的调控以及异染色体和受技术局限的单性繁殖及克隆。dna损伤也会导致表观遗传变化181920。dna损伤发生频繁，人体平均每天会发生10000次。这些损伤大部分被修复，但在dna修复时仍然可能发生表观遗传变化21。尤其是双链dna的断裂可能会引起未编程的表观遗传基因沉默，导致dna甲基化和促进沉默蛋白质组的修饰（染色质重构）22。此外，多聚二磷酸腺苷核糖酶（parp1酶）及其产物多聚二磷酸腺苷核糖（par）在修复过程中会积聚dna的

10、损伤23。这种累积，反过来，直接补充和激活染色质重塑蛋白alc1进而导致核小体的重构24。而核小体的重构会导致dna修复基因mlh1的沉默25。能造成dna损伤的化学物质，如苯、对苯二酚、苯乙烯、四氯化碳和三氯乙烯，可通过激活氧化应激通路导致大量的dna低甲基化26。不同饮食影响老鼠表观遗传变化27。一些食物成分可增加dna修复酶、mgmt、mlh127和p5328和p53 2930）的水平，另一些食物成分如大豆异黄酮3132和花青素33降低dna损伤。表观遗传研究广泛使用分子生物学技术，如染色质免疫沉淀反应、荧光原位杂交法、甲基化敏感限制酶、dna腺嘌呤甲基转移酶识别、亚硫酸盐定序等，从而帮助人们更深入地理解表观遗传现象。此外，生物信息学方法也发挥着越来越重要的作用（计算表观遗传学）。计算机模拟和分子动力学方法揭示了原子运动与组蛋白尾端变构分子的识别有关.34。表观遗传变化27。一些食物成分可增加dna修复酶、mgmt、mlh127和p5328和p53 2930）的水平，另一些食物成分如大豆异黄酮3132和花青素33