表觀基因組

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表觀基因組英語:Epigenome)記錄着一生物體的DNA組蛋白的一系列化學變化;這些變化可以被傳遞給該生物體的子代。 改變表觀基因會導致染色體結構以及基因作用發生變化。[1] 表觀基因參與基因表達、個體發展、組織分化和轉座子的抑制過程。不同於其底層的基因,表觀基因對於個體而言並不是基本靜態不變的,而是可以被環境因素動態更改的。表觀基因現在是癌症研究的熱門話題之一。 人類腫瘤由 DNA 甲基化和組蛋白修改模式的破壞造成。癌細胞表觀基因異常狀態的特點是:普遍基因的甲基化比例較低、而腫瘤抑制基因的CpG島啟動子甲基化比例過高、關鍵基因的組蛋白發生改變、總體上體現出單乙酰和三甲基組蛋白 H4 缺失。

關於表觀基因的很多問題現在都還未被弄清。一些人已經提議啟動人類表觀基因組計劃[2]人類表觀基因組先驅計劃,作為全面人類表觀基因組計劃的先導,旨在識別並分類人類基因中的甲基化異位點(MVP, Methylation Variable Positions)。[3]列序技術方面的進步使得人們現在得以通過一系列分子方法對表觀基因狀態進行基因級別的測序。[4]

NIH 路線圖表觀基因計劃的目標之一是從正常、健康的人類個體的各種細胞系、原代細胞、和主要分化中廣泛選取的表觀基因組中生成人類參考表觀基因組。路線圖表觀基因組計劃研究所得的數據可從人類表觀基因地圖冊下載、瀏覽,這些數據可分為五類,分別是對表觀基因組和表觀基因組各狀態的影響的不同的方面進行測序的結果:

  1. 組蛋白修改:染色質免疫沉澱測序(ChIP-Seq)使用抗各種組蛋白修飾變體的抗體,從而鑑定出全基因組組蛋白修飾類型。
  2. DNA甲基化:全基因組亞硫酸氫鹽測序,簡化代表亞硫酸氫鹽測序(RRBS),甲基化DNA免疫沉澱測序(MeDIP-Seq),與甲基化-敏感限制性酶測序(MRE-Seq)可以不同解像度鑑定DNA在基因組上甲基化的位點,解像度最佳可達鹼基等級。[5]
  3. 染色體可達性:DNase I hypersensitive sites Sequencing(DNase-Seq)可鑑定染色質開放的區域。
  4. 基因表達RNA測序表達陣列可鑑定基因表現水準或蛋白質編碼基因。
  5. 小RNA表達smRNA-Seq英語MicroRNA Sequencing可鑑定主要是miRNA等小非編碼RNA(small noncoding RNA,snRNA)的表現。

從健康個體得到的參考表觀基因組為路線圖表觀基因組計劃的第二個目標——尋找疾病狀態下(比如阿茲海默病人的)表觀基因的變化——打下了基礎。

關於測定參考表觀基因組的國際合作,近來正通過國際人類表觀基因會啟動。

引用[編輯]

  1. ^ Bernstein, Bradley E.; Meissner, Alexander; Lander,Eric S. The Mammalian Epigenome. Cell. February 2007, 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]. PMID 16357125. doi:10.1158/0008-5472.CAN-05-3865. 
  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. 

外部連結[編輯]