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表观遗传学的形成和发展

CHINESEJOURNALOFANATOMYVol.30No.42007解剖学杂志 2007年第30卷第4期

表观遗传学的形成和发展

杨慧蓉 赵寿元△

(复旦大学遗传学研究所,上海 200433)

  表观遗传学(epigenetics)是研究生物表观遗传

变异(epigeneticvariation)现象的一门遗传学分支学科。1 概念

2 机制

表观遗传变异的调控不仅对生物体的正常发

育、防御入侵细胞的有害因子(如病毒、细菌等)等至关重要;,也会导致疾病的发生。:一是DNA或RNA层面上识。1[3]

表观遗传学是沃丁顿(Waddingtong)于1942年

在Endeavour杂志上第1次提出的。他在研究生物体的基因型与表型之间的关系时指出,基因型的遗传(heredity)或传承(inheritance)是遗传学研究的主旨,究的范畴。在当时,,,需的基因,;也就是说,细胞。沃丁顿不同意这种说法;他认为,在产生各种类型的细胞时,细胞内的整套基因始终是保持恒定的,差别只在于不同类型的细胞内的基因处在不同的工作状态。所以说,沃丁顿最初是用表观遗传来阐述基因表达同分化发育之间的关系。

1987年,霍利德(Holliday)进一步指出可在两个层面上研究高等生物的基因属性[1]。第一个层面是基因的世代间传递的规律,这是遗传学。第二个层面是生物从受精卵到成体的发育过程中基因活性变化的模式,这是表观遗传学。1994年,霍利德又指出基因表达活性的变化不仅发生在发育过程中,而且也发生在生物体已分化的细胞中;基因表达的某种变化可通过有丝分裂的细胞遗传下去[2]。他还指出,基因表达的可遗传的变化是可以回复的;可回复的基因表达的改变并不改变基因的DNA序列。霍利德认为,表观遗传学研究的是“上代向下代传递的信息,而不是DNA序列本身”,这是一种“不以DNA序列的差别为基础的细胞核遗传”。综合发展中的表观遗传中概念得出了表观遗传学的现代内涵:研究可以通过有丝分裂或减数分裂而遗传下去的基因功能的改变,这种改变并不改变DNA的核苷酸序列。

。举例说明:(1)Prader2Willi综合征,是一种遗传病,患者肥胖、手脚短小、性腺发育不良、智力低下。他们的第15号染色体长臂1区1带(15q11)有缺失突变。另外一种遗传病Angelman综合征患者(面容特殊、大嘴傻笑、步态不稳、癫痫、智力低下)的第15号染色体也是缺失了15q11同一个区段。为什么缺失了相同部位的一段染色体却产生了不同的表型?研究的结果表明,这同出现缺失的染色体的来源有关。如果缺失的是父源的染色体,那么发挥功能的是母源染色体15q11中的等位基因,结果是Prader2Willi综合征。反之,如果出现缺失突变的是母源染色体,也就是发挥功能的是父源15q11中的等位基因,则导致Angelman综合征。可

是,后来又发现有些Angelman综合征患者的染色体是正常的,并没有缺失突变。这又如何解释呢?结果查明,这些患者是单亲二体型(uniparentaldis2omy),他们的两条15号染色体都来自父亲,位于15q11内的等位基因都是父源的。这说明,父源和母

源15q11中的等位基因的DNA序列尽管是相同的,但却有着不同的生物学功能,彼此不能替代。(2)脐疝2巨舌2巨大躯体综合征(beckwith2weidemannsyn2drome,BWS),也是一种遗传病,常染色体隐性遗传。BWS患者表现为胚胎和胎盘过度增生,巨舌,巨大发育,儿童期易发生肿瘤。该病主要起因于11号染色体短臂(11p15.5)上的IGF2和CDKN1C两个基因的错误表达。在正常情况下应是父源染色体表达IFG2等位基因,母源染色体表达CDKN1C等位基因。父源单亲二体型则成了引发BWS的主要原因,即IGF2基因双倍表达,CDKN1C基因不表

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通讯作者,E2mail:syzhao@http://www.51wendang.com

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