表觀遺傳是什麼意思有什麼特點

General 更新 2024年06月05日

  表觀遺傳是指DNA序列不發生變化,但基因表達卻發生了可遺傳的改變,那麼你對錶觀遺傳瞭解多少呢?以下是由小編整理關於什麼是表觀遺傳的內容,希望大家喜歡!

  表觀遺傳的概述

  DNA甲基化是指在DNA甲基化轉移酶的作用下,在基因組CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位以共價鍵結合一個甲基基團。正常情況下,人類基因組中的“垃圾”序列的CpG二核苷酸相對稀少,並且總是處於甲基化狀態;與之相反,人類基因組中大小為100-1000 bp左右且富含CpG二核苷酸的CpG島則總是處於未甲基化狀態,並且與56%的人類基因組編碼基因相關。人類基因組序列草圖分析結果表明,人類基因組CpG島約為28890個,大部分染色體每1 Mb就有5-15個CpG島,平均值為每Mb含10.5個CpG島,CpG島的數目與基因密度有良好的對應關係。由於DNA甲基化與人類發育和腫瘤疾病的密切關係,特別是CpG島甲基化所致抑癌基因轉錄失活問題,DNA甲基化已經成為表觀遺傳學和表觀基因組學的重要研究內容。

  表觀遺傳的特點

  DNA雙螺旋結構的發現和重組DNA技術、PCR技術的產生促進了分子遺傳學的發展。幾十年來,人們一直認為基因決定著生命過程中所需要的各種蛋白質,決定著生命體的表型。但隨著研究的不斷深入,科研人員也發現一些無法解釋的現象:馬、驢正反交的後代差別較大;同卵雙生的兩人具有完全相同的基因組,在同樣的環境中長大後,他們在性格、健康等方面卻會有較大的差異。這些現象並不符合經典遺傳學理論預期的結果,提示在某些情況下,基因的鹼基序列不發生改變,但生物體的一些表型卻可以發生了變化。此外,研究還發現有些特徵只是由一個親本的基因來決定,而源自另一親本的基因卻保持“沉默”。人們對於這樣一些現象都無法用經典的遺傳學理論去闡明。

  遺傳學中的一個前沿領域:表觀遺傳學***Epigenetics***,為人們提供瞭解答這類問題的新思路。表觀遺傳學是研究表觀遺傳變異的遺傳學分支學科。表觀遺傳變異***epigenetic variation***是指,在基因的DNA序列沒有發生改變的情況下,基因功能發生了可遺傳的變化,並最終導致了表型的變化。它並不符合孟德爾遺傳規律的核內遺傳。由此我們可以認為,基因組含有兩類遺傳資訊,一類是傳統意義上的遺傳資訊,即DNA 序列所提供的遺傳資訊;另一類是表觀遺傳學資訊,它提供了何時、何地、以何種方式去應用遺傳資訊的指令。

  表觀遺傳的影響

  母性影響是受核基因的控制,核基因產物在雌配子中積累,使後代的性狀表現為母親的性狀,就是母性影響,如錐實螺外殼旋轉方向是由核基因控制的。

  母系遺傳是位於細胞質中的基因引起的。雄配子沒有細胞質,只有雌配子有,雌雄配子結合產生的後代,細胞質都是來自於母體親本,因此細胞質基因***如線粒體和葉綠體基因,都是存在於母體親本的***所控制的性狀總是來自於他的母親,這就叫母系遺傳。

  經研究發現,發現飲食習慣與生活習慣,對基因影響極大;而且改變的部份在未來生育時,更有機會遺傳到下一代,甚至於祖宗八代的飲食和生活習慣,也有可能影響後代的基因,其中例子如東方傳統食物大豆含有甲基成份,也會因表觀遺傳下讓成份遺傳到下一代而導致痴肥的現象。

  表觀遺傳學

  新興學科

  表觀遺傳學***Epigenetic*** ,遺傳學對一般人來說也不算陌生,表觀遺傳學又是什麼呢?原來,在基因組中除了DNA和RNA序列之外,還有其他調控基因資訊的方法,這些方法並不會改變基因的序列,而是通過修飾基因、控制基因、蛋白質的功能和特性等;更能通過細胞週期及增值週期去影響基因變化的新興學科。

  Epigenetics 這一名詞的中文譯法有多種,常見有譯成“表觀遺傳學”、“表現遺傳學”、“後生遺傳學”、“外因遺傳學”、“表遺傳學”、“外區遺傳學”等等,還沒有統一的中文名稱。早在1942 年的時候,C.H.Waddington 就首次提出了Epigenetics 一詞,並指出表觀遺傳與遺傳是相對的,主要研究基因型和表型的關係。幾十年後,霍利迪***R. Holiday***針對Epigenetics 提出了更新的系統性論斷,也就是人們比較統一的認識,即表觀遺傳學研究沒有DNA 序列變化的、可遺傳的基因表達改變”。

  學科現象

  表觀遺傳學的現象很多,已知的有DNA甲基化,基因組印記***genomic impriting***和RNA編輯***RNA editing***、基因沉默、核仁顯性和休眠轉座子啟用等。

  學科表達

  表觀遺傳改變從以下3個層面上調控基因的表達,DNA修飾:DNA共價結合一個修飾基團,使具有相同序列的等位基因處於不同的修飾狀態;蛋白修飾:通過對特殊蛋白修飾或改變蛋白的構象實現對基因表達的調控;非編碼RNA的調控:RNA可通過某些機制實現對基因轉錄的調控以及對基因轉錄後的調控,如RNA干擾***RNA interference,RNAI***。

  研究方向

  表觀遺傳學研究包括染色質重塑、DNA甲基化、X染色體失活,非編碼RNA調控4個方面,任何一方面的異常都將影響染色質結構和基因表達,導致複雜綜合徵、多因素疾病以及癌症。和DNA的改變所不同的是,許多表觀遺傳的改變是可逆的,這就為疾病的治療提供了樂觀的前景。從研究來看,X 染色體劑量補償、DNA 甲基化、組蛋白密碼、基因組印記、表觀基因組學和人類表觀基因組計劃等問題都是表觀遺傳學研究的內容。


表觀遺傳的特點

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