表观遗传学：基因表达的 “隐形调控之手”

表观遗传学（Epigenetics）

一、引言

表观遗传学（Epigenetics）是研究基因表达和功能的可遗传变化，而这些变化不涉及 DNA 序列的改变。这一领域揭示了环境因素、生活方式和个体经历如何影响基因的表达和功能，进而影响生物体的发育、健康和疾病。表观遗传学的发展为理解生命现象提供了新的视角，也为疾病治疗和预防提供了新的策略。

二、表观遗传学的基本概念

表观遗传学与经典遗传学相对应。经典遗传学关注基因序列的改变，如基因突变、基因杂合丢失和微卫星不稳定等，这些改变直接影响基因的表达和功能。而表观遗传学则研究不涉及 DNA 序列改变的基因表达变化，主要通过 DNA 甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码 RNA 等机制实现。这些表观遗传修饰可以稳定地遗传给后代，影响基因的表达和功能，从而导致生物体的表型变化。

三、表观遗传学的主要机制

（一）DNA 甲基化

DNA 甲基化是指在 DNA 甲基化转移酶的作用下，将甲基基团添加到 DNA 分子的胞嘧啶碱基上。这种修饰主要发生在 CpG 二核苷酸上，即胞嘧啶和鸟嘌呤相邻的位点。DNA 甲基化在基因组中分布不均，通常在基因启动子区域的 CpG 岛上高度富集。DNA 甲基化可以抑制基因的转录，从而导致基因沉默。在人类发育和疾病过程中，DNA 甲基化起着重要作用。例如，CpG 岛的甲基化可以导致抑癌基因的失活，从而促进肿瘤的发生和发展。

（二）组蛋白修饰

组蛋白是构成染色质的核心蛋白质，它们与 DNA 紧密结合，形成核小体结构。组蛋白的修饰主要包括乙酰化、甲基化、磷酸化等，这些修饰可以改变组蛋白与 DNA 的相互作用，从而影响基因的表达。组蛋白乙酰化通常促进基因的转录，而组蛋白甲基化则可以抑制或激活基因的转录，具体取决于甲基化的位点和程度。组蛋白修饰在基因表达调控、染色质重塑和细胞分化等过程中发挥关键作用。

（三）染色质重塑

染色质重塑是指染色质结构的改变，使 DNA 更易于或更难于被转录因子和其他调控蛋白访问。染色质重塑复合物通过水解 ATP 提供能量，改变核小体的位置、间距和构象。这些复合物可以分为 SWI/SNF 复合物、ISW 复合物和其他类型的复合物。染色质重塑在基因表达调控、DNA 修复和细胞周期调控等过程中起着重要作用。例如，SWI/SNF 复合物的突变与多种癌症的发生有关。

（四）非编码 RNA

非编码 RNA（ncRNA）是一类不编码蛋白质的 RNA 分子，它们在基因表达调控中发挥重要作用。根据长度和功能，非编码 RNA 可以分为长链非编码 RNA（lncRNA）和短链非编码 RNA（如 miRNA 和 siRNA）。长链非编码 RNA 可以通过与 DNA、RNA 或蛋白质相互作用，调控基因的表达和染色质的结构。短链非编码 RNA 则主要通过 RNA 干扰途径，降解靶 mRNA 或抑制其翻译，从而调控基因的表达。非编码 RNA 在细胞分化、发育和疾病过程中具有重要功能。

四、表观遗传学的研究领域

（一）癌症研究

表观遗传学在癌症发生和发展中起着关键作用。DNA 甲基化、组蛋白修饰和非编码 RNA 的异常改变可以导致抑癌基因的失活和癌基因的激活，从而促进肿瘤的发生和发展。例如，DNA 甲基化可以导致抑癌基因的启动子区域被沉默，组蛋白修饰的异常可以改变染色质的结构，使癌基因更容易被转录。非编码 RNA 也可以通过调控癌基因或抑癌基因的表达，影响肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭。研究表观遗传学在癌症中的作用机制，有助于开发新的癌症诊断标志物和治疗靶点。

（二）神经科学

表观遗传学在神经系统发育和功能中具有重要作用。DNA 甲基化和组蛋白修饰可以调控神经元的分化、突触可塑性和神经递质的释放。非编码 RNA 也参与神经系统的发育和功能调控。例如，miRNA 可以通过调控神经元的基因表达，影响神经元的形态和功能。表观遗传学的异常改变与多种神经疾病的发生有关，如阿尔茨海默病、帕金森病和精神分裂症等。研究表观遗传学在神经系统中的作用机制，有助于理解神经疾病的发病机制，并为治疗提供新的策略。

（三）自身免疫疾病

表观遗传学在自身免疫疾病的发生和发展中也起着重要作用。DNA 甲基化和组蛋白修饰的异常可以导致免疫细胞的基因表达。

名称	货号	规格
Tocriscreen Epigenetics 3.0 (1 EA)	7578-1SET	1EA
SCREEN-WELL(R) Epigenetics library (100 ul/well)	BML-2836-0100	100ul/well
Epigenetics Screening Library (96-Well)	11076-50uL	50ul
SI HM EPIGENETICS SIRNA	A30086	0.25N96W