表观遗传学Epigenetics基础医学院细胞生物学暨遗传学教研室李清多莉：：死掉了……多莉：：死掉了：：死掉了DollyIanWilmut伊恩维尔穆特爵士伊恩·维尔穆特爵士伊恩多莉：生于多莉：生于1996年7月5日，死于年月日死于2003年2月14日年月日同卵双生的双胞胎虽然具有相同的DNA序列，序列，具有相同的序列却存在表型的差异和疾病易感性的差异复杂疾病的产生Beckwith-Wiedemannsyndrome,BWS贝威氏综合征1.小头2.巨舌巨舌3.胎盘增生单单从DNA序列上寻找众多疾病的病因是单单从DNA序列上寻找众多疾病的病因是DNA片面的，往往事倍功半，片面的，往往事倍功半，对于某些疾病甚至可能永远找不到答案。甚至可能永远找不到答案。1857年，奥地利的一名神父孟德尔在他所年在的修道院后院开始进行长达8年的豌豆杂在的修道院后院开始进行长达年的豌豆杂交实验。交实验。1865年，孟德尔根据豌豆杂交实年验的结果，发表了著名的论文《验的结果，发表了著名的论文《植物杂交试验》阐述了他所发现的显性、试验》，阐述了他所发现的显性、隐性遗传现象和两个重要遗传学规律——分离规传现象和两个重要遗传学规律分离规律和自由组合规律。律和自由组合规律。基因：基因：可遗传1.遗传的基本功能单位1.遗传的基本功能单位2.基因由基因由DNA编码编码3.一个基因编码一条蛋白质4.基因序列的改变可能导致功能及表型的改变基因型(Genotype)->表型表型(Phenotype)基因型基因的结构人类基因组计划1.搞清楚人类基因组的搞清楚人类基因组的DNA碱基的内容和顺序碱基的内容和顺序2.编码区编码蛋白的编码区(编码蛋白的编码蛋白的DNA序列：占基因组的序列)：序列<2%3.非编码区：功能？非编码区：功能？a.非编码非编码RNA：具有调控功能：b.重复片段：维持基因组的结构？重复片段：维持基因组的结构？c.转座子基因概念的延伸：基因概念的延伸：生物体的复杂性1.人类基因组：~22，000个基因人类基因组：个基因vs.100,000个蛋白质个蛋白质——可变剪切，个基因个蛋白质可变剪切2.表观遗传学遗传信息的传递：遗传信息的传递：中心法则1.DNA自身通过复制传递遗传信息；自身通过复制传递遗传信息；自身通过复制传递遗传信息2.DNA转录成转录成RNA；转录成；3.RNA自身能够复制自身能够复制(RNA病毒；病毒)；自身能够复制病毒4.RNA能够逆转录成DNA；RNA能够逆转录成能够逆转录成DNA；5.RNA翻译成蛋白质。翻译成蛋白质。翻译成蛋白质基因组含有两类遗传信息1.遗传编码信息：提供生命必需蛋白质的模板遗传编码信息：2.表观遗传学信息：何时、何地、以何种方式去应表观遗传学信息：何时、何地、以何种方式去应用遗传信息(1)DNA的甲基化：CpG位点，>5,000万个的甲基化：位点，的甲基化位点万个(2)组蛋白修饰：组蛋白密码(Histonecode)组蛋白修饰：组蛋白密码表观遗传学1.概念：基因的概念：基因的DNA序列不发生改变的情况下，序列不发生改变的情况下，序列不发生改变的情况下基因的表达水平与功能发生改变，基因的表达水平与功能发生改变，并产生可遗传的表型。不依赖于DNA序列的遗传现象的表型。不依赖于序列的遗传现象2.特征(1)可遗传；(2)可逆性；(3)DNA不变特征:可遗传；可逆性；可遗传不变3.表观遗传学的现象：表观遗传学的现象：(1)DNA甲基化甲基化(2)组蛋白修饰(3)非编码非编码RNA调节调节(4)Genomicimprinting表观遗传学的研究已成为基因组测序后的人类基因组重大研究方向之一。的人类基因组重大研究方向之一。这一飞速发展的科学领域从分子水平揭示了复杂的生物学现象，为解开人类和其他复杂的生物学现象，生物的生命奥秘、生物的生命奥秘、造福人类健康带来了新希望。新希望。从现在的研究情况来看，从现在的研究情况来看，表观遗传学变化主要集中在三大方面：主要集中在三大方面：DNA甲基化修饰：DNA甲基化修饰：基因选择性转录表达的调控甲基化修饰非编码RNA的调控作用：RNA的调控作用非编码RNA的调控作用：基因转录后的调控组蛋白修饰：组蛋白修饰：蛋白质的翻译后修饰这三个方面各自影响特有的表观遗传学现象，而且它们还相互作用，现象，而且它们还相互作用，共同决定复杂的生物学过程。复杂的生物学过程。因此，因此，表观遗传学也可理解为环境和遗传相互作用的一门学科。传相互作用的一门学科。DNA甲基化DNA甲基化DNA甲基化是指在甲基化酶的作用下，DNA甲基化是指在甲基化酶的作用下，将一个甲基化是指在甲基化酶的作用下甲基