分子遗传学基础-表观遗传学概述（普通遗传学课件）

《遗传学》表观遗传学—DNA甲基化内容一二三四DNA甲基化试验DNA甲基化功能DNA甲基化定义DNA甲基化机制试验处理：以基因型为a/a的母鼠及其孕育的基因型为AVY/a的仔鼠作实验对象。孕鼠分为两组，试验组孕鼠除喂以标准饲料外，从受孕前两周起还增加富含甲基的叶酸、乙酰胆碱等补充饲料，而对照组孕鼠只喂标准饲料。一、DNA甲基化试验试验结果：试验组孕鼠产下的仔鼠大多数在身体的不同部位出现了大小不等的棕色斑块，甚至出现了以棕褐色为主要毛色的小鼠。而对照组孕鼠的仔鼠大多数为黄色。分析表明：喂以富甲基饲料的孕鼠所产仔鼠的IAP所含CpG的甲基化平均水平远高于对照组，转录调控区的高甲基化使该呈异位表达的基因趋于沉默，毛色也趋于棕褐色。二、DNA甲基化的定义DNA甲基化定义：是指在DNA甲基转移酶的作用下，将甲基添加在DNA分子中的碱基上，是一种DNA修饰现象。三、DNA甲基化的功能DNA甲基化的功能：目前关于DNA甲基化的功能尚没有完全清楚，在不同生物中，其功能也不尽相同。DNA甲基化一般与基因沉默相关联。而非甲基化一般与基因的活化相关联。去甲基化则常与一个沉默基因的重新激活相关联。1、哺乳动物基因组中5mC占胞嘧啶总量的2%-7%，约70%的5mC存在于CpG二连核苷。2、在结构基因的5’端调控区域,CpG二连核苷常常以成簇串联形式排列，这种富含CpG二连核苷的区域称为CpG岛，其大小为500-1000bp，约56%的编码基因含该结构。3、基因调控元件(如启动子)所含CpG岛中的5mC会阻碍转录因子复合体与DNA的结合。四、DNA甲基化的机制《遗传学》表观遗传学—遗传印记内容一二三遗传印记的定义遗传印记的机制遗传印记的特点遗传印记：传给子代的亲本基因在子代中表达的状况取决于基因来自母本还是父本的现象。该现象在合子形成时已经决定，是涉及基因表达调控的遗传。一、遗传印记的定义二、遗传印记的特点1、基因组印迹依靠单亲传递某种性状的遗传信息，被印迹的基因会随着其来自父源或母源而表现不同，即源自双亲的两个等位基因中一个不表达或表达很弱。2、不遵循孟德尔定律，是一种典型的非孟德尔遗传，正反交结果不同。三、遗传印记的机制基因组在传递遗传信息的过程中，通过基因组的化学修饰（DNA的甲基化；组蛋白的甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等）而使基因或DNA片段被标识的过程。遗传印记的本质仍为DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑。无论从染色体水平还是等位基因水平，遗传物质的表现取决于它的亲代来源，父源和母源的遗传物质表达不同。来自双亲的等位基因和染色体区域的表达不是均等的，这些等位基因在双亲的配子细胞中经过修饰，因此这对等位基因在子代的表达是不一样的。如果母源的等位基因处于失活状态该等位基因被称为母源印记，父源的等位基因处于失活状态则被称为父源印记。Igf-2Igf-2Igf-2mIgf-2mIgf-2Igf-2Igf-2mIgf-2m♂♀正常小鼠矮小型小鼠矮小型小鼠矮小型小鼠正常小鼠正常小鼠Igf-2mIgf-2Igf-2Igf-2m正交反交遗传印记由正反交实验可以看出：1、印迹基因的正反交结果不一致、不符合孟德尔定律。2、小鼠Igf-2基因总是母本来源的等位基因被印迹，父本来源的等位基因表达，因此是母本印迹。3、基因印迹使基因的表达受到抑制，导致被印迹的基因的生物功能的丧失。1956年Prader-Willi综合症（PWS），患者矮小、肥胖、中度智力低下。经染色体核型分析表明：父本染色体15q11-13区段缺失。父本PWS印记中心缺失1968年Angelman综合症（AS），共济失调、智力低下和失语。经染色体核型分析表明：母本染色体15q11-13区段缺失。母本AS印记中心缺失《遗传学》表观遗传学概述内容一二三表观遗传学发展历史表观遗传学的研究内容表观遗传学的定义1、1939年，WaddingtonCH首先在《现代遗传学导论》中提出了epihenetics这一术语。2、1942年定义为生物学的分支，研究基因与决定表型的基因产物之间的因果关系。3、1975年，HollidyR对表观遗传学进行了较为准确的描述。4、1996年JamesGHerman和StephenBBaylin发明MSP技术，并发现肿瘤细胞中抑癌基因启动子区CpG呈高甲基化状态。与待扩增的靶DNA区段两端序列互补的人工合成的寡核苷酸片断。其长度通常在15~30个核苷酸之间。一、表观遗传学发展历史二、表观遗传学定义表观遗传学是研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达的可遗传的变化的一门遗传学分支学科。这种改变是细胞内除了遗传信息以外的其他可遗传物质发生的改变，且这种改变在发育和细胞增殖过程中能稳定传递。（一）三个层面调控基因表达DNA修饰：DNA共价结合一个修饰基团，使具有相同序列的等位基因处于不同的修饰状态。蛋白修饰：通过对特殊蛋白修饰或改变蛋白的构象实现对基因表达的调控。非编码RNA调控：通过某些机制实现对基因转录的调控，如RNA干扰。（二）意义任何一个层面异常，都将影响染色质结构和基因表达，导致复杂综合征、多因素疾病以及癌症。和DNA序列改变不同的是，许多表观遗传的改变是可逆的，这就为疾病的治疗提供乐观的前景。三、表观遗传学的研究内容：（一）基因选择性转录表达的调控DNA甲基化；组蛋白共价