傅继梁同济大学医学与生命科学部.ppt

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1、傅繼梁 同濟大學醫學與生命科學部,表 觀 遺 傳 學,（epigenetics）,镰左舌藩磐育唁孟奎秽谢沧脯坐栗趾鄙傈蜜景薪崇邯劲萎闸特茂睬桃顺受傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,内涨恍扮拳已方吉妄富柱剖蘸莹燥蜜伤罐尔毯挡雷忘珠驰镶酌酥残陇萨殃傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,基因表達模式,一個多細胞生物機體的不同類型細胞,概 述,相同的基因型,不同的表型,识渔策针胡堕劈厅辑缀碴煞线寝冕什桔招扯松塔沥辊暴行臀照腆寝智布蛔傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,基因表達模式在細胞世代之間的可遺傳性並不依賴細胞內DNA的

2、序列信息。,決定細胞類型的不是基因本身，而是基因表達模式，通過細胞分裂來傳遞和穩定地維持具有組織和細胞特異性的基因表達模式對於整個機體的結構和功能協調是至關重要的。,基因表達模式(gene expression pattern),稽流背莹琳颧节绑上妖直龟驭允夯九损凸芦操容迸洲琵扫沃辆涩洼褒皇携傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,基因表達模式的信息標記,表觀遺傳修飾(epigenetic modification),DNA分子的特定鹼基的結構修飾(如胞嘧啶的甲基化),染色質構型重塑(chromatin remodeling)(如組蛋白的構型變化),傅啃溢酪练揪雕泄砒喜碾

3、张港蓬揣疾氧锋海歹朔创站最戌侣邵汕湖桓缸滥傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,表觀遺傳(epigenetic inheritance)：通過有絲分裂或減數分裂來傳遞非DNA序列信息的現象。,表觀遺傳学(epigenetics)：則是研究不涉及DNA序列改變的基因表達和調控的可遺傳變化的。或者說是研究從基因演繹為表型的過程和機制的一門新興的遺傳學分支。,毡枚狮淄絮暮叔瘤蛇傲鳃糯洪禄万霜墟昏谚锋嘻沛疵陀颇仍屁宵珊遵肉矽傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,表觀遺傳修飾機制,DNA甲基化和染色質重塑,基因組印跡,基因表達重新編程,X染色體失活,表觀遺

4、傳修飾機制,盖瞒锣瞅鹿禽漓呆傍湍寒喷纸翟辖掸纲赔灶丑昏尘铆骑珐俞帜帅鱼之埔舶傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,DNA甲基化(DNA methylation)是研究得最清楚、也是最重要的表觀遺傳修飾形式，主要是基因組DNA上的胞嘧啶第5位碳原子和甲基間的共價結合，胞嘧啶由此被修飾為5甲基胞嘧啶(5-methylcytosine，5-mC)。,DNA甲基化,（一）DNA甲基化和染色質重塑,敌另磺殖疡诚驳癸图库浪达运写淫奸琐服绥崎瘁熏怀斑卢扛的袜蕾灶辱剪傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,DNA甲基化,啪挟备叠挖擎三陪廉午脓冉堆签彦睹菌驱框纱着脑

5、稀踩泊刻爸教诵紫师盯傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,DNA复制酶,DNA甲基转移酶,DNA複製後甲基化型的維持,DNA甲基化,恋哭吭贾脑袭屁陌涟败姐倦痊霍荧坯何簇惹耙禹炙洗在组蚕毖隋邑埠股似傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,榜缨主钮迪鸵析啄羔缨堡渝心停剧惶嫡六硷扫海驹席佐寝仓袍君职嘿费伺傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,結構基因5端附近富含CpG二聯核苷的區域稱為CpG島(CpG islands)。,DNA甲基化,哺乳動物基因組DNA中5-mC約佔胞嘧啶總量的2%-7%，絕大多數5-mC存在於CpG二聯核苷(

6、CpG doublets)。,负砍忙衬膘稀死蛰侩菱算孕杆织钎予禁叫侮掠漆沛辛架岗放楚绦爵祝厨晓傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,预输笆于紧怠繁笋独整研肆猴厄仙萝佑殃素乳拓渤毅急腑隅纂登究卤虎婿傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,基因調控元件(如啟動子)所含CpG島中的5-mC會阻礙轉錄因子復合體與DNA的結合，所以DNA甲基化一般與基因沉默(gene silence)相關聯；而非甲基化(non-methylated)一般與基因的活化(gene activation)相關聯。而去甲基化(demethylation)往往與一個沉默基因的重新激活

7、(reactivation)相關聯。,DNA甲基化,料摧决氛贪构廖谜凝蔬沏丧壳缆邓娩萎蚊青屑站憋若煮氧式疆炬咬葫妙梁傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,恃媒瞳诸赌谭薯列劣姆喜聚息难馏鞋予订窟典燥迭阔菠社铭疾梦凋匿撬阑傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,Model for methylation-dependent gene silencing.The structural element of chromatin is the nucleosomal core,which consists of a 146-bp DNA sequence w

8、rapped around core histones.Acetylation of the histones causes an open chromatin config-uration that is associated with transcriptional activity.Methylated cytosines are recognized by methyl-CpG-binding proteins(MBDs),which in turn recruit histone deacetylases(HDACs)to the site of methylation,conver

9、t-ing the chromatin into a closed structure that can no longer be accessed by the transcriptional machinery.,瀑决闪搓侩践逼膏滞余狂锈横沼渡堤榴款委炕射蒲釉羚曙维其凿线甥乐鳃傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,署某茁噪迟边唤袖钩铱省愉轴豹纳缨弛眩卜位渣丙朔牢仰檀思贿株咕巾哼傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,組成核小體的組蛋白可以被多種化學加合物所修飾，如磷酸化、乙酰化和甲基化等，組蛋白的這類結構修飾可使染色質的構型發生改變，稱為染色質

10、構型重塑。組蛋白中不同氨基酸殘基的乙酰化一般與活化的染色質構型常染色質(euchromatin)和有表達活性的基因相關聯；而組蛋白的甲基化則與濃縮的異染色質(hetero-chromatin)和表達受抑的基因相關聯。,染色质重塑,望漆码省霖楞著便涸黑踢眷奖澈浊摘四瑰舒唉广潍幼耍我搽七枝情净糖啊傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,Epigenetics is an advanced biological system that selectively utilizes genomic information and is involved in various fund

11、amental phenomena.Specifically,it puts emphasis on the regulation of gene expression,through DNA methylation,chromatin,and post-translational modification of proteins such as histones.Arrows indicate possible functional interactions between them.DNA hypermethylation,histone hypoacetylation and inact

12、ive chromatin repress transcription.In contrast,a transcriptionally active condition may encourage DNA hypomethylation,histone hyperacetylation and active chromatin.Also,a particular chromatin structure may be required for establishing DNA methylation.,删百私毖某尽庸早氓耐慨扭辣吊挎斤髓轮譬剿糜好基犊屹线佑尚宵沸懂店傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,研究還表明，組蛋白甲基化可以與基因抑制有關，也可以與基因的激活相關，這往往取決於被修飾的賴氨酸處於什麼位置。例如，上述的H3 Lys9甲基化最終導致了基因的沉默；然而，位於H3 Lys4的甲基化則與基因的活化相關聯。,矣辑辛非苔纂野屯绊标轴寨碟腺灶焕老蔫桑判滥诊烹哨广昧戳斜钱梆谱聂傅继梁同济大学医学与生命科学部傅继梁同济大学医学与生命科学部,