表觀基因組

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表观基因组英语Epigenome)记录着一生物体的DNA组蛋白的一系列化学变化;这些变化可以被传递给该生物体的子代。 改变表观基因会导致染色体结构以及基因作用发生变化。[1] 表观基因参与基因表达、个体发展、组织分化和转座子的抑制过程。不同于其底层的基因,表观基因对于个体而言并不是基本静态不变的,而是可以被环境因素动态更改的。表观基因现在是癌症研究的热门话题之一。 人类肿瘤由 DNA 甲基化和组蛋白修改模式的破坏造成。癌细胞表观基因异常状态的特点是:基因普遍上被低甲基化、但肿瘤抑制基因的CpG岛启动子超甲基化、关键基因的组单白发生改变、总体上体现出单乙酰和三甲基组蛋白 H4 缺失。

关于表观基因的很多问题现在都还未被弄清。一些人已经提议启动人类表观基因组计划[2] 人类表观基因组先驱计划,作为全面人类表观基因组计划的先导,旨在识别并分类人类基因中的甲基化异位点 (MVP, Methylation Variable Positions)。[3] 列序技术方面的进步使得人们现在得以通过一系列分子方法对表观基因状态进行基因级别的测序。[4]

NIH 路线图表观基因计划的目标之一是从正常、健康的人类个体的各种细胞系、原代细胞、和主要分化中广泛选取的表观基因组中生成人类参考表观基因组。路线图表观基因组计划研究所得的数据可从人类表观基因地图册下载、浏览,这些数据可分为五类,分别是对表观基因组和表观基因组各状态的影响的不同的方面进行测序的结果:

  1. 组蛋白修改——染色质免疫沉淀测序(ChIP-Seq)使用抗各种组蛋白修饰变体的抗体,从而鉴定出全基因组组蛋白修饰类型。
  2. DNA甲基化——全基因组亚硫酸氢盐测序,简化代表亚硫酸氢盐测序(RRBS),甲基化DNA免疫沉淀测序(MeDIP-Seq),与甲基化-敏感限制性酶测序(MRE-Seq) identify DNA methylation across portions of the genome at varying levels of resolution down to basepair level.[5]
  3. 染色体可达性 - DNase I hypersensitive sites Sequencing (DNase-Seq) identifies regions of open chromatin.
  4. 基因表达 - RNA-Seq and expression arrays identify expression levels or protein coding genes.
  5. 小 RNA 表达 - smRNA-Seq identifies expression of small noncoding RNA, primarily miRNAs.

从健康个体得到的参考表观基因组为路线图表观基因组计划的第二个目标——寻找疾病状态下(比如阿兹海默病人的)表观基因的变化——做下了铺垫。

关于测定参考表观基因组的国际合作,近来正通过 国际人类表观基因会 启动。

引用[编辑]

  1. ^ Bernstein, Bradley E.; Meissner, Alexander; Lander,Eric S. The Mammalian Epigenome. Cell. 2007.February, 128 (4): 669–681 [19December 2011]. doi:10.1016/j.cell.2007.01.033. 
  2. ^ Jones, Peter A.; Martienssen, Robert. A Blueprint for a Human Epigenome Project: The AACR Human Epigenome Workshop. Cancer Research. December 15, 2005, 65 (24): 11241 [19 December 2011]. doi:10.1158/0008-5472.CAN-05-3865. PMID 16357125. 
  3. ^ Human Epigenome Project
  4. ^ Milosavljevic, Aleksandar. Emerging patterns of epigenomic variation. Trends in Genetics. June, 2011, 27: 242–250. 
  5. ^ Harris, R. Alan; et al.;. Comparison of sequencing-based methods to profile DNA methylation and identification of monoallelic epigenetic modifications. Nature Biotechnology. September 19, 2010, 28: 1097–1105. 

外部链接[编辑]