第1页，共24页，星期日，2025年，2月5日一、表观遗传学（epigenetics）定义：对表观遗传学的定义在所包含的内容方面有宽泛和狭窄之别，但在两个主要点上是一致的：①表观遗传学研究基因如何发挥其功能以及基因之间的互作关系；②表观遗传学研究的范畴仅涉及DNA序列之外的使基因表达模式发生改变并可使之在世代之间稳定遗传的因素。第2页，共24页，星期日，2025年，2月5日1992年Hall将其定义为：在发育过程中遗传因子和非遗传因子作用与细胞使其选择性控制基因的表达，并逐步增加表型复杂性的过程。20世纪90年代中期之后，epigenetics的定义逐步向狭义方向发展，Russo等将其描述为：不涉及DNA序列的变异但基因的表达模式发生了可遗传的改变，并能通过有丝分裂和减数分离将改变的基因表达模式传递给子细胞或下一代的过程。第3页，共24页，星期日，2025年，2月5日二、表观遗传现象：古有云：“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，叶徒相似，其实味不同”；同一种中药材在不同产地，其药效差距甚远。说明相同基因型的生物在不同的环境条件下表型有很大差别。在经典遗传学中，人们发现在玉米中有一种叶鞘花色素的表型变异不涉及基因突变，可通过等位基因的互作改变基因的表达模式并可以传递给下一代，这种现象称为副突变。第4页，共24页，星期日，2025年，2月5日在果蝇中发现，一个决定复眼颜色的基因由于染色体区段倒位而转移到靠近异染色质位置时，可使该基因沉默，但基因本身并未发生突变，这种现象称为位置效应。还有因为等位基因来自上一代性别不同的亲本而使表达模式发生可遗传变化的基因组印记。第5页，共24页，星期日，2025年，2月5日虽然表观遗传学现象不涉及基因或DNA序列改变，但表观遗传仍然具有物质基础，它们同DNA的序列组成、基因的空间位置、染色质的构型变化和DNA的碱基修饰有关。主要的机制有：1、染色质重建2、DNA甲基化3、位置效应三、表观遗传机制：第6页，共24页，星期日，2025年，2月5日在细胞分裂周期的间期，染色体转变为分布在整个细胞核基质内疏松纤丝状态的染色质，分为常染色质和异染色质。在常染色质区，转录调控因子可以和DNA分子接触促使基因表达。异染色质处于收缩状态，转录调控因子无法与DNA分子结合，基因保持沉默。细胞分化过程伴随着染色质构型的改变，这种改变的状态在同类型上下代细胞间是可遗传的，也是一种典型的不涉及DNA序列改变却使基因表达模式发生改变的表观遗传。染色质状态的改变称为染色质重组。1、染色质重建第7页，共24页，星期日，2025年，2月5日染色质状态的改变有可逆和非可逆之分。染色质重组可以包括整条染色体，如X染色体失活；也可以涉及某个染色质区段，如果蝇体节发育模式完成之后许多同源异型基因必须关闭，有一组称为Pc-G的蛋白质在其中起关键作用。他们将核小体的空间排列进行压缩，使染色质的构型转变成异染色质状态。这种构型改变是持久性的，可传递给子细胞。第8页，共24页，星期日，2025年，2月5日染色质重建与表观遗传真核生物中基因表达在很大程度上受到染色质结构的影响，组蛋白及其他包装蛋白并非只是简单的结构成分，它们也参与基因的表达调控。染色质的包装可分为2种水平，即核小体和30nm的染色质纤维。染色质结构至少在2方面对基因表达施加影响：1、染色体的某一区段包装程度决定位于该区段的基因是否表达；2、假如某一基因可以接触，基因所在的核小体位置及其周边环境会影响到该基因的表达。第9页，共24页，星期日，2025年，2月5日核小体与基因表达核小体是染色质的基本结构单位，其核心八聚体与DNA结合可以阻止转录因子的接触第10页，共24页，星期日，2025年，2月5日染色质重建影响到染色质的精细结构，有足够的数据证明他对基因表达同样有重要影响。这一过程涉及一组成为染色体重建装置的蛋白质。真核生物活细胞很少有裸露的DNA存在，即使处于活跃转录时期的DNA也或多或少的与转录装置及RNA聚合酶结合。未转录的DNA则始终保持与核小体核心组蛋白的结合，一方面阻止转录因子与其接触，另一方面可避免收到细胞中游离的核酸酶及其他化合物的伤害。转录的起始和延伸同染色质结构的动态变化有关。现有两种模型用于解释染色质中间的机制：先入模型，动态模型。第11页，共24页，星期日，2025年，2月5日2、DNA甲基化DNA分子的化学修饰主要是甲基化。DNA的甲基化在基因的表达调控中起重要作用。基因组的甲基化模式可影响表型并能通过体细胞遗传，但不改变细胞的基因型。第12页，共2