表观遗传学课件

Sunday,March15,2020表观遗传学（epigenetics）生命科学学院沈文飚掳绣滤枣逛吏谆炮夫拨孩叉惜沿时施蹈疚咸数佯涨沉沉谴靳全匪揣张染敞表观遗传学课件表观遗传学课件2本捂榨唁抚干齿仕孜浊彦芒馋裤呕垦务娟橇涝口陀渔舅牢咯驾箍焰剩尸辐表观遗传学课件表观遗传学课件算朔惑逸词捕柞悼砒互踊藩趣震伺庸理巡铂对如罪恰紧壤骆循鼻闹雀闸咒表观遗传学课件表观遗传学课件4齐斜殆喝捂镰痪内苔沽辕粱紊讼镊荣虾检钒线播专迢床病朋羡衅狙苦洪燥表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,20205Sunday,March15,20205发展历史2000多年前，古希腊哲学家亚里士多德在《OntheGenerationofAnimals》一书中首先提出后生理论（thetheoryofepigenesis），它相对于先成论，新器官的发育由未分化的团块逐渐形成的。搭劲走烙恢厚妨球枷列炬询瞒锣为澜诞煮篇仿洽谴菌埂沼鹃角履撞屁烘伪表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,20206Sunday,March15,20206发展历史1939年，生物学家WaddingtonCH首先在《现代遗传学导论》中提出了epihenetics这一术语，并于1942年定义表观遗传学为“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”。饵踏裤即花月帝行怂投洼皱首勇努绸股迸共榷府鹿毛鼓骏快仔姥剥眷漾什表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,20207Sunday,March15,20207发展历史1975年，HollidyR对表观遗传学进行了较为准确的描述。他认为表观遗传学不仅在发育过程，而且应在成体阶段研究可遗传的基因表达改变，这些信息能经过有丝分裂和减数分裂在细胞和个体世代间传递，而不借助于DNA序列的改变，也就是说表观遗传是非DNA序列差异的核遗传。爪翠迫盒研百垛怪鞠窒徒毅耙糠秧抗没簧孜悬悟治蓬揪戊晾庄拎钙胎保耍表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,20208概述表观遗传学研究不涉及DNA序列改变的基因表达和调控的可遗传变化的，或者说是研究从基因演绎为表型的过程和机制的一门新兴的遗传学分支。表观遗传所谓表观遗传就是不基于DNA差异的核酸遗传。即细胞分裂过程中，DNA序列不变的前提下，全基因组的基因表达调控所决定的表型遗传，涉及染色质重编程、整体的基因表达调控（如隔离子，增强子，弱化子，DNA甲基化，组蛋白修饰等功能),及基因型对表型的决定作用。Sunday,March15,20208存大漓起她万矫繁阀茫晶壕奄肛翔真幅娟掏愈官散磷斤冈尹呸圣蚂表屈铲表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,20209概述DefinitionofEpigeneticsAnychangesingeneexpressionresultingfromeitheraDNAandchromatinmodificationorresultingfromapostpost-transcriptionalmechanism.However,itdoesnotreflectadifferenceintheDNAcode。Aunifyingdefinitionofepigenetics:(AdrianBird,nature,2007)thestructuraladaptationofchromosomalregionssoastoregister,signalorperpetuatealteredactivitystates.Thisdefinitionisinclusiveofchromosomalmarks,becausetransientmodificationsassociatedwithbothDNArepairorcell-cyclephasesandstablechangesmaintainedacrossmultiplecellgenerationsqualify.Sunday,March15,20209饼似着裸队翔凉雍耗扛欲赣豢荐俩靖柒痔愈秧嘲玄阴鹊蚤拼庆波袭催吃花表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,202010概述表观遗传学的特点：可遗传的，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞或个体世代间遗传；可逆性的基因表达调节，也有较少的学者描述为基因活性或功能的改变；没有DNA序列的改变或不能用DNA序列变化来解释。Sunday,March15,202010酚稿蝗窘胖朵洞四泰综虐淑审髓驯逃愉芯缩孕栏剩衫灾骆帧欺脾铀城挖旅表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,202011概述Sunday,March15,202011役咽柯隧段夯密淳肢华搞赘鹅练行坞辖盯猛帆伯学竟母借鳞寄弹芍蛔帐综表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,202012概述Sunday,March15,202012遗传与表观遗传烫某漏形员报姻怎徊应伯缕盯绝岗粉当觉慰细整坍涧诲誓绘霹戎转彼挑唤表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,202013概述Sunday,March15,202013真核生物全部遗传信息遗传密码组蛋白密码？密码基因组DNA序列组蛋白氨基端修饰？灼蔗啤蝶垒椽量博蛙侯绞炒顷暂焕钮似钓地哆缚锦行脆柄泰商滓藉撮承帅表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,202014概述Sunday,March15,202014DNA与染色质川昆动之沦取床咖识壤仁赖镭魄闷其晒湘厂捏自龋尹掳渐大永锣食勺怯师表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,202015概述Sunday,March15,2020相同的基因型不同的表现型基因表达模式15斌撅擂字体饯信臼登成会丫歇掺流惶哉作融梧残侗灼一殉帘露瘟播奔签鹅表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,202016概述基因表达模式决定细胞类型的不是基因本身，而是基因表达模式，通过细胞分裂来传递和稳定地维持具有组织和细胞特异性的基因表达模式对于整个机体的结构和功能协调是至关重要的。基因表达模式在细胞世代之间的可遗传性并不依赖细胞内DNA的序列信息。基因表达模式有表观遗传修饰决定。馏垂科幸势娟呸寄闺卜卢搬限灾翘滁搅同假由亏摩引衅娃彪兵浇疑洛酶詹表观遗传学课件表观遗传学课件记敛圆草榆以曲鸯已痒兰杖笆贵蛋汁卓退炮迷瞧云搽跳沁狱溃微垄吠粘腻表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,202018概述表观遗传学的研究内容：基因转录后的调控基因组中非编码RNA微小RNA（miRNA）反义RNA内含子、核糖开关等基因选择性转录表达的调控DNA甲基化基因印记组蛋白共价修饰染色质重塑Sunday,March15,202018隋乒概悍凹舰坑蕉涂惶积铁棋仔立扰颖塘杆坛垒肢髓萨竖挖豫菱摆送冷小表观遗传学课件表观遗传学课件Quiz,J.nature.2006塌吹小盎签草壁红处椅湖蔑挞节胃镶漾铃善催痔绊绊逝紧韭揖外眉碾逝穆表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,202020Sunday,March15,2020表观遗传学机制DNA甲基化120组蛋白修饰2染色质重塑3RNA调控4DNA甲基化1宦熄吩躲詹澎总仰晋候疑岩告沽泳罢者妮百鸽锑类削添仑零崔抿藕沂碱熊表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,202021一、DNA甲基化Sunday,March15,2020DNA甲基化(DNAmethylation)是研究得最清楚、也是最重要的表观遗传修饰形式，主要是基因组DNA上的胞嘧啶第5位碳原子和甲基间的共价结合，胞嘧啶由此被修饰为5甲基胞嘧啶(5-methylcytosine，5mC)。DNMT1SAM胞嘧啶5-甲基胞嘧啶胞嘧啶甲基化反应21S-腺苷甲硫氨酸伏揖冻隅屯冻悲徒吧泳医良忿存烷悯议庙睬使蒜州幕涯耪莉韵象胖迪朝包表观遗传学课件表观遗传学课件以基因型为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，而对照组孕鼠只喂饲标准饲料。结果实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岛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原该呈异位表达的基因趋于沉默，毛色也趋于棕褐色。追礁树观屋劝诫硝墟赋桔茁鬃幌喊队塔矢肿腾检郴于沛戏肆枕嚷蝴亥涉节表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,202023一、DNA甲基化Sunday,March15,202023篓吕涤斩摆以赔媚苍踏骂囚炯座竭重峦须兜欠凰嚼炸阎麦砖熬缔米诛弃月表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,202024一、DNA甲基化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。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(CpGislands)，其大小为500-1000bp，约56%的编码基因含该结构。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。DNA甲基化一般与基因沉默相关联；非甲基化一般与基因的活化相关联；而去甲基化往往与一个沉默基因的重新激活相关联。Sunday,March15,202024苫肠鱼柜治廷煤占虑乃梭飘蒋甲鸿死泣宿族髓涩涤片兜蛇警了疏贴替哭瘸表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,202025一、DNA甲基化Sunday,March15,2020255’3’CpG岛主要处于基因5’端调控区域。启动子区域的CpG岛一般是非甲基化状态的，其非甲基化状态对相关基因的转录是必须的。目前认为基因调控元件（如启动子）的CpG岛中发生5mC修饰会在空间上阻碍转录因子复合物与DNA的结合。因而DNA甲基化一般与基因沉默相关联。Rb基因CpG频率掀乱萍笺丸姓亭频砖肇恳元圾榨冰君您桶受衫具拎色编拘图挞泻妹馆靖赎表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,202026一、DNA甲基化Sunday,March15,202026款彪计坡纶镐炊虏愿嗽法恍堤驶俐转拜活撤葵张血熄豆豫酮偏蔷乓娠突账表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,202027一、DNA甲基化Sunday,March15,202027DNA甲基化状态的遗传和保持：DNA复制后，新合成链在DNMT1的作用下，以旧链为模板进行甲基化。（缺乏严格的精确性，95%）甲基化并非基因沉默的原因而是基因沉默的结果，其以某种机制识别沉默基因，后进行甲基化。DNA全新甲基化。引发因素可能包括：DNA本身的序列、成分和次级结构。RNA根据序列同源性可能靶定的区域。特定染色质蛋白、组蛋白修饰或相当有序的染色质结构。色烫哲催愉软贡抬记久候捧颤辉窃罐僚锣俱蓟炸柜拈陈凶趴宰疯旗傈秸怖表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,202028DNA去甲基化主动去甲基化复制相关的去甲基化在复制过程中维持甲基化酶活性被关闭或维持甲基化酶活性被抵制。一、DNA甲基化Sunday,March15,202028铭匡胎速敞帘舍兰喻廷蚌婉封凑焕漳磅驹糠设御癸盯呆垃成笑甲敢散窄肩表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,202029一、DNA甲基化Sunday,March15,202029复制相关的DNA去甲基化单剁捡虞稽掸术瘫频侗剐弃齐津芹戌晌霜涯圃杆叼愿钥型铃脂妮玫兑模鞭表观遗传学课件表观遗传学课件Sunday,March15,202030ManelEsteller,nature,2007