表观遗传学的研究和发展

安徽农业科学，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｈｕｉＡ一．Ｓｃｉ．２０１０，３８（２）：５８８—５９１

责任编辑常俊香责任校对况玲玲

表观遗传学的研究和发展

余丽

（保山学院生化系，云南保山６７８０００）

摘要介绍了表观遗传学的形成和发展情况，

关键词表观遗传学；ＤＮＡ甲基化；染色质重塑；基因组印记；转基因沉默中图分类号￥３３０文献标识码Ａ文章编号０５１７—６６１ｌ（２０１０）０２—００５８８—０４

ＳｔｕｄｙａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＥｐｉｇｅｎｅｔｉｃｓＹＵＬｉ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＢｉｏ—ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＢａｏｓｈａｎＣｏｌｌｅｇｅ，Ｂａｏｓｈａｎ，Ｙｕｎｎａｎ６７８０００）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｅｐｉｇｅｎｅｔｉｃｓｗ∞ｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ

Ｅｐｉｇｅｎｅｔｉｃｓ；ＤＮＡｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ；Ｃｈｒｏｍａｔｉｎｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇ；Ｇｅｎｏｍｉｃｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ；Ｔｒａｒｍｇｅｎｅｓｉｌｅｎｃｉｎｇ

遗传学告诉我们．基因结构的改变会引起牛物体表现型（ｐｈｅｎｏｔｙｐｅ）的改变，而这种改变可以从上代传到下代。然而，近年来的研究表明，现代生物（包括人类在内）从祖先基因组中所获得的生长、发育和进化信息并不仅仅是基因序列。在基因的ＤＮＡ序列不发生变化的条件下，基｜月表达发生的改变也是可以遗传的，导致可遗传的表现型变化，这种表现型变化阕没有直接涉及基冈的序列信息，而是“表观”的（ａｐｐａｒｅｎｔ），因此被称为表观遗传变异（ｅｐｉｇｅｎｅｔｉｃｖａｒｉａｔｉｏｎ），又叫表观遗传修饰（ｅｐｉｇｅｎｅｔｉｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）。于是，遗传学的

合经典遗传学理论预期的情况。

目前认为，这些更高层次的基因组信息主要包括非编码ＲＮＡ（ｎｏｎ—ｃｏｄｉｎｇＲＮＡ）、ＤＮＡ甲基化（ＤＮＡｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ）和组蛋白修饰、染色体重塑（ｃｈｒｏｍａｔｉｎｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇ）等表观遗传学信息（ｅｐｉｇｅｎｅｔｉｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）。

早在１９３９年，Ｗａｄｄｉｎｇｔｏｎ就提出了ｅｐｉｇｅｎｅｔｉｃｓ一词，并指出表观遗传与遗传是相对的．主要研究基圉型和表型的关系…。１９７５年，Ｈｏｌｌｉｄａｙ针对ｅｐｉｇｅｎｅｔｉｃｓ提出了更新的系统性论断【２１，他认为，表观遗传学不仅在发育过程，而且也在成体阶段研究可遗传的基冈表达改变，这些改变不涉及ＤＮＡ序列改变，可以通过有丝分裂和减数分裂在细胞和个体世代间传递，是非ＤＮＡ序列差异的核遗传。

凶此，可以认为基因组含有２类遗传信息…：一类是传统意义上的遗传信息，即ＤＮＡ序列所提供的遗传信息，提供生命必需的模板（遗传编码信息）；另一类是表观遗传学信息，它决定了何时、何地、以何种方式去应用遗传信息的指令。

表观遗传学是近年来生命科学的重大发现和研究热点之一，目前，该学科已进入主流生物学，推动了遗传学的新发展，并成为一个独立的分支学科：它的发现改变了人们对基凼组的单一认识，即基因组序列不仅包含遗传信息，而且其修饰也可以记载遗传信息。

因此，可将表观遗传学（ｅｐｉｇｅｎｅｔｉｃｓ）定义为：在基因的ＤＮＡ序列没有发生改变的情况下，基冈功能发生可遗传的遗传信息变化，并最终导致可遗传的表型变化。表观遗传有３个特点：①可遗传性，可通过有丝分裂或减数分裂在细胞或个体世代间遗传；②可逆性的基因表达调节（基因活性或功能改变）；③没有ＤＮＡ序列的变化或不能用ＤＮＡ序列变化来解释：

２表观遗传学的研究热点

表观遗传学的研究内容包括ＤＮＡ甲基化表观遗传、染色质表现遗传、表观遗传基因表达调控、表观遗传基因沉默、细菌的限制性基闲修饰等…。广义上，ＤＮＡ甲基化、基因沉默、基因组印记、染色质重塑、ＲＮＡ剪接、ＲＮＡ编辑、ＲＮＡ干扰、ｘ染色体失活、组蛋白乙酰化等均可归入表观遗传学范

研究又开辟了一个新的领域——表观遗传学（ｅｐｉｇｅｎｅｔｉｅｓ）。

表观遗传学指研究不涉及遗传物质核苷酸序列的改变，但可以通过有丝分裂和减数分裂实现代间传递（遗传）的生物现象的遗传学分支领域＾。其研究对象是表观遗传变异，而目前认识到的表观遗传变异主要包括ＤＮＡ甲基化（ＤＮＡｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ）、小ＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ，ｓｉＲＮＡ）和染色质重塑（ｃｈｒｏ－

ｍａｔｉｎ

ｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇ）等：

１表观遗传学的形成和发展

经典遗传学认为，基因既是一个结构单位，又是一个功能单位。基因结构的改变必将引起生物体表现型的改变．

几十年来，人们一直认为基因决定着牛命过程中所需要的各种蛋白质和生命体的表型，即中心法则认为的遗传信息为ＤＮＡ—ＲＮＡ一蛋白质（表型）的单向控制流。１９７０年逆转录酶的发现，完善了中心法则（信息能反向流动，即由ＲＮＡ—ＤＮＡ）。双向信息流的发现，使生物从低级到高级、从简单到复杂、从单一到丰富，形成了丰富多彩的生命世界。

ＤＮＡ－－，ＲＮＡ一蛋白质的遗传信息流，是生物繁衍后代保持

物种稳定的转录信息流，而蛋白质一ＲＮＡ—ＤＮＡ及由蛋白质一ＤＮＡ—ＲＮＡ的信息流，是促使生物不断适应环境，不断进化的必不可少的重要信息流。

近几年来，随着研究的不断深入，科研人员发现了大量隐藏在ＤＮＡ序列之中或之外更高层次的遗传信息，也发现了一些无法解释的现象：马、驴正反交的后代差别较大（骡和觖疑）；同卵双生的两人具有完全相同的基因组，在同样的环境中长大后，其性格、健康等均会出现较大的差异。这并不符

作者简介余丽（１９６８一），女，云南保山人，副教授，从事微生物学与遗

传学的教学与研究工作。

收稿日期２００９－０９－０７

畴．而其中任一过程的异常都将影响基冈结构及基因表达，导致某些复杂综合征、多闪素疾病或癌症一ｊ。与ＤＮＡ序列改变不同的是，许多表观遗传的改变是可逆的，这使表观遗

万方数据　

３８卷２期

余丽袁观遗传学的研究和发展

５８９

传疾病的治愈显得较为乐观。

表观遗传学的主要内容可分为两大类¨Ｊ：一是基因选择性转录表达的调控．主要研究为什么作用于亲代的环境网素可以造成子代基因表达方式的改变，包括ＤＮＡ甲基化（ＤＮＡｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ），基冈组印记（ｇｅｎｏｔＩｌｉｃｉｍｐｒｉｔｉｎｇ），组蛋白共价修饰，染色质蕈塑（ｅｈｒｏｍａｔｉｎｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇ），基岗沉默（ｇｅｎｅ

ｓｉｌｅｎ—

ｃｉｎｇ），休眠转座子激活和ＲＮＡ编辑（ＲＮＡｅｄｉｔｉｎｇ）等；二是基因转录后的调控，研究ＲＮＡ的调控机制，不影响ＤＮＡ的结构，包括基闪组中的非编码ＲＮＡ、微小ＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ）、反义ＲＮＡ（ａｎｔｉｓｅｎｅｅＲＮＡ）、内含子（ｉｎｔｒｏｎ）、核糖开关（ｒｉｂｏｓｗｉｔｅｈ）等。表观遗传学的研究热点主要有以下几个方面。

２．１

ＤＮＡ甲基化甲基化是基因组ＤＮＡ的一种主要表观

遗传修饰形式，是调节基凶组功能的重要手段。ＤＮＡ甲基化是南Ｉ）ＮＡ甲基转移酶催化Ｓ一腺苷甲硫氨酸作为甲基供体，将胞嘧啶转变为５一甲幕胞嘧啶（５ｍＣ）的反应。ＤＮＡ甲基化对维持染色体结构具有重要作用，且与ｘ染色体的失活、基因印记和肿瘤的发生和发展密切相关Ｈ１。真核生物体内甲基化状态有３种：持续的低甲基化状态，如持家基因；诱导的去甲基化状态，如发育阶段的一些基因；高度甲基化状态。如女性的ｌ条缢缩的ｘ染色体。

ＤＮＡ甲基化的方式主要有２种：腺嘌呤甲基化和胞嘧啶甲基化。胞嘧啶甲基化是在ＤＭＴ（ＤＮＡ甲基转移酶）的作用下，ＣｐＧ（ＣＮＧ，ＣＣＧＧ）位点胞嘧啶Ｃ５位被甲基化；腺嘌呤甲

基化是通过ＤＡＭ（ＤＮＡ腺嘌呤甲基转移酶）识别回文序列

ＧＡＴＣ，在此位置２条链的腺嘌呤在Ｎ－６位置上同时被甲基化。同时ＳＡＭ转变为ＳＡＨ（Ｓ－腺苷高半胱氨酸）。

ＤＮＡ甲基化的生物学意义主要是其影响基因的表达状

态：①通过该表达基因调控区ＤＮＡ甲基化程度调控基因转录；②参与基因组防御：通过高度甲基化使外源ＤＮＡ（如转

座子）处于沉默状态；③提高环境适应能力：在不改变基因型的情况下产生可遗传的新表型。

在脊椎动物中，ＣＧ即ＣｏＧ二核苷酸是ＤＮＡ甲基化发生的主要位点。该位点在基因组中呈不均匀分布并广泛存在＂ｊ。通常把基阂组中富含ＣｐＧ的一段ＤＮＡ称为ｃｐＧ岛（ＣｏＧｉｓｌａｎｄ），其长度为ｌ一２ｋｂ，ＣｐＧ岛主要位于基因的启动子区。基因启动子区的ＣｐＧ岛在正常状态下一般是非甲基化的，当其发生甲基化时，常导致基因转录沉寂，使一些重要基岗如抑癌基冈、ＤＮＡ修复基因等丧失功能，从而导致正常细胞的生长分化调控失常以及ＤＮＡ损伤不能被及时修复，这与多种肿瘤的形成密切相关。如胃癌、结肠癌、乳腺癌、肺癌等众多恶性肿瘤都不同程度地存在一个或多个肿瘤抑制基冈ＣｐＧ岛甲基化。对人类肿瘤的研究表明，伴随着特异基因启动子区的异常高甲基化．整个基Ｉ嗣组中普遍存在低甲基化现象，这种现象主要发生在ＤＮＡ重复序列中．如微卫星ＤＮＡ、长散布元件（ＬＩＮＥＳ）、Ａｌｕ顺序等，这种广泛的低甲基化会造成基因组不稳定，并与多种肿瘤如肝细胞癌、尿道ｌ－皮细胞癌、宫颈癌等的发生有关。另外．当甲基化对印记基困修饰紊乱时会造成印记丢失、抑制和刺激生长的信号失衡，也会引起多种肿瘤发生。但是，ＤＮＡ甲基化改变的可逆万　

方数据热点。

２．１．１基冈组印记。经典遗传学认为，等位基因不会困为载于不同的同源染色体而产生不同的效应。但也有例外。如马、驴正反交的后代即骡和觖疑的差别就很大。前者又称马骡，是公驴与母马杂交的后代。体大、耳小而尾部蓬松；后者又叫驴骡，是公马与母驴杂交的后代，体小、耳大而尾毛较少。该现象表明，来源于不同性别亲本的遗传物质在后代表达的功能町能有差别，来自双亲的遗传信息具有不可替代的作用。这就是基冈组印记或遗传印记（ｇｅｎｅｔｉｃｉｍｐｔｉｎｔｉｎｇ），是指来自双亲的某些等位基因子代中由于亲源（父源或母源）不同而呈现差异性表达。来自父亲和母亲的等位基因传递给子代时发生了某种修饰，使子代只表现出父方或母方的一种基因．这种现象即为基冈印记旧１。基冈印记遍布基因组，其内含子比较小，且能在组织中特异性表达。

基因印记有父系印记和母系印记之分【７Ｊ。如类胰岛素

生长因子．２基因妒（位于７号染色体近端部）在小鼠身体

里是否表达，要看其是否受之于父亲。因为来自母亲的该基因处于失活状态，所以说该基因是被母亲所印记的。相反，１７号染色体上的ｌｇｆ＇２ｒ是被父亲所印记的，因为来自父亲的１９２ｒ处于失活状态，只有其受之于母亲时才在体内表达。被印记的基冈不是基因突变，也不是永久改变，而是一种种系专一性的遗传修饰，是特定位点上的碱基发生了甲基化，父源和母源等位基因具有不同的甲基化谱。而且在一个世代中这种修饰可以改变。

印记基因在发育过程中扮演着重要角色，研究发现。许多印记基冈对胚胎和胎儿出生后的生长发育具有重要的调节作用，对人的行为和大脑功能也具有重要影响，印记丢失不仅影响胚胎发育且可诱发胎儿出生后发育异常。从而导致癌症发生。此外，一些环境因素，如食物中的叶酸也会破坏印记，基因组印记的病变是脐疝一巨舌一巨人综合征（ＢＷＳ）的主要病ｒｘｌ，ＢＷＳ患者表现胚胎和胎盘过度增生、巨舌、巨大发育．儿童期易发生肿瘤。

２．１．２性别相关性基闲剂量补偿效应。在性染色体决定性别的生物中，如人类和果蝇，雌性个体的性染色体组成为ＸＸ，雄性个体的性染色体组成为ＸＹ，因而分别称为同配性别（ｆｈｏｍｏｇａｍｅｔｉｃＳｅｘ）和异配性别（ｆｈｏｔｅｒｏｇａ．ｍｅｔｉｃｓｅｘ）。鸡和蚕的ｚ－ｗ型性染色体性别决定体系产生同配的雄性（ＺＺ）和异配的雌性（ＺＷ）。同配性别的２份性染色体（ＸＸ或ＺＺ）和异配性别的一份性染色体（Ｘ或Ｚ；Ｙ或Ｗ）必然潜藏着基因剂量的失衡。于是，在生物进化中就形成了剂量补偿效应（ｆｄｏｓａｇｅ

ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ

ｅｆｆｅｃｔ）渖１，即在性染色体差异性

性别决定中，特殊的调控机制保证性连锁基因在同配性别和异配性别中产生相等或大体相等的有效剂量。剂量补偿效

应使得人类或其他动物的雌雄细胞中由ｘ染色体基因编码

的酶或其他蛋白质表达量一致。不同生物剂量补偿效应的实现方式不同。哺乳动物通过失活雌性细胞中一条Ｘ染色体来实现，因而有了巴氏小体（Ｂａｒｒｂｏｄｙ）。

巴氏小体是遗传上失活的Ｘ染色体。由于基因失活伴随着染色体物质的高度浓缩，于是就形成了这种特异性的性染色质小体，同时，ｘ失活中心还有“记数”的功能，以保持每个

性，又为肿瘤的防治提供了新的策略，成为肿瘤治疗的研究

安徽农业科学

２０１０年

个体中仅有一条Ｘ染色体具有活性一’，而且Ｘ失活具有随机性，是来自父亲还是母亲的Ｘ失活，在不同细胞群中表现不同。在杂合子玳瑁猫ｓｘｏＸ。中，Ｘ连锁的０基闪控制黄色毛性状，其等位基因。控制黑色毛性状，常染色体基因Ｓ控制白色性状，由于Ｘ失活的随机性。杂合子中一些细胞团产生黄毛、一些细胞团产生黑毛，在白色背景下构成３色皮毛。而Ｘ染色体上相应基因的额外甲基化等生化事件是其失活－的蕈要原因。

２．１．３转基冈沉默。每种生物都有独特的识别外来遗传成分并加以修饰的机制，其中一种途径就是对异己的ＤＮＡ进行甲基化而抑制其表达，引起转基因沉默（ｔｒａｎｓｇｅｎｅ

ｓｉ－

ｌｅｎｃｅ）。因为通过遗传转化手段导人生物体内的遗传信息（异常的ＤＮＡ片段）对宿主固有的遗传组织造成了破坏、干扰，启动了宿主的防御体系，导致基闪表达抑制现象，这是转基因沉默的诱因。它不同于不稳定转化中外源基因在有性世代分离和传递中的丢失，也不是基因突变引起的基因表达水平降低或丧失。这是转基因动植物中普遍存在的表观遗

传机制，这也是转基阂技术有必要解决的基因沉默等表观遗传相关问题。

研究表明，ＤＮＡ甲基化是转基因沉默发生的主要机制。甲基化一般发生在外源基因内部或启动子序列中，使外源基因在转基因生物中的活性不稳定。转基阂沉默可分２类¨…：

①转录水平的基因沉默（ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌ

ｇｅｎｅ

ｓｉｌｅｎｃｅ，ＴＧＳ），甲基化主要发生在启动子区，如抗除草剂基因６０ｒ转入水稻中、

潮霉素抗性基因蛔＾转入拟南芥中等，均引起ＴＧＳ。②转录

后水平的基岗沉默（ｐｏｓｔ

ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌｇｅｎｅ

ｓｉｌｅｎｃｅ，ＰＩＧＳ），甲基化主要发生在基因的编码区（外显子）序列，如卡那霉素

抗性基因枷转入烟草中，会引起ＰＩＧＳ类型的转基因沉默。

２．２染色质重塑（ｃｈｒｏｍａｔｉｎｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇ）２０世纪４０年代以来，随着微生物遗传学的发展，生物化学、生物物理学及许

多新技术不断引入遗传学。促进了一个崭新的领域——分子遗传学的发展。分子遗传学研究表明，ＤＮＡ是主要的遗传

物质。在缺乏ＤＮＡ的某些病毒中，ＲＮＡ为遗传物质。众所周

知，遗传物质ＤＮＡ通过与组蛋白结合经核小体［由ＤＮＡ双

螺旋分子缠绕组蛋白八聚体（Ｈ２Ａ、Ｈ２Ｂ、Ｈ３和Ｈ４各２分

子）形成］、螺线管、染色质等多级的反复折叠缠绕。处于高度

压缩状态。它们被限制在一个有限的体积中，但却具有各种活力。遗传物质在有限的空间中完成复制和转录，并且在有限的体积中保证基因失活和活化状态的转变。

由于组蛋白与ＤＮＡ的紧密结合为基因的表达设置了障碍，所以要使基因正常表达，就要通过染色质去凝集、核小体变成疏松的开放式结构等方式，使转录因子等调节因子更容易接近和结合核小体ＤＮＡ。在基因表达的复制和重组过程中。对应基因尤其是基因调控区的染色质包装状态，核小体和组蛋白以及对应的ＤＮＡ分子会发生一系列的改变，与基因表达调节所伴随的这类染色质结构和位置的改变的现象称为染色质莺塑（ｃｈｒｏｍａｔｉｎｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇ）∞Ｊ。

染色质重塑松解了染色质紧密的超螺旋结构对基因表

达的限制，主要涉及密集的染色质幺幺在核小体连接处发生松

解造成染色质解压缩，从而暴露基因转录启动子区的顺式作

万　

方数据用元件．为反式作用蛋白（转录因子）与之相结合提供了一种称为可接近性（ａｃｅｅｓｉｂｉｌｉｔｙ）的状态。染色质重甥的发生和

组蛋白Ｎ端末尾的修饰密切相关，尤其是组蛋白Ｈ３和Ｈ４

的修饰直接影响核小体的结构，并为其他蛋白质提供了与ＤＮＡ结合的位点¨“。

染色质重塑主要有２种类型：①依赖Ａ１１Ｐ的物理修饰：

在ＡＴＰ水解所释放的能量驱动下，组蛋白和ＤＮＡ的构象发

生局部变化；②共价性化学修饰：包括组蛋白末端乙酰化、磷酸化、甲基化和泛素化等修饰？这些修饰被称为“组蛋白密

码”，控制着基因转录等染色质调控过程¨２‘。染色质重塑复合物、组蛋自修饰酶的突变均和转录调控、ＤＮＡ甲基化、ＤＮＡ重组、细胞周期、ＤＮＡ复制和修复的异常相关，这些异常可引起生长发育畸形，智力发育迟缓，甚至导致癌症。

２．３小ＲＮＡ小ＲＮＡ是小分子非编码ＲＮＡ。小ＲＮＡ的研究使“生命起源于ＲＮＡ分子”的命题更具吸引力，而且为基因组的深入研究开辟了良好的途径。小ＲＮＡ对染色质的形态具有非常强的控制作用，它们能够永久性地关闭或删除一部分ＤＮＡ。而不只是简单、暂时地使基因发生沉默、．小ＲＮＡ包括ｓｉＲＮＡ（ｓｈｏＲｉｎｔｅｒｆｅｒｉｎｇ

ＲＮＡ，ｓｉＲＮＡ）和ｍｉＲＮＡ

（ｍｉｃｒｏＲＮＡ，ｍｉＲＮＡ）等。

ｓｉＲＮＡ是通过人工体外合成而转染进入体内的。是ＲＮＡ干扰（ＲＮＡｉｎｔｅｒｆｅｒｉｎｇ）的主要执行者¨“。通过与ｍＲＮＡ同

源配对而使ｍＲＮＡ降解，使靶基因沉默，是一种快速、高效的

使靶基因失活的技术。

ｍｉＲＮＡ是一类高度保守的基因家族的产物，是生物体固

有的，为单链ＲＮＡ。其作用模式有３种：①与靶基因进行不

完全的互补结合。可阻遏翻译但不影响ｍＲＮＡ的稳定性，这也是迄今发现最多的ｍｉＲＮＡ种类；②与靶基因实行完全的互补结合。以与ｓｉＲＮＡ非常类似的作用方式通过同源配对作

用于与其序列互补配对基因的ｍＲＮＡ，使后者发生降解；③

兼具以上２种作用方式的ｍｉＲＮＡ¨“。ｍｉＲＮＡ对生物的生长发育具有重要的调控作用。在人类基阒组中大约有２５５个编码ｍｉＲＮＡ的基因，约占基因数目的１％，其功能还有待进一步研究。

３表观遗传学的应用前景

表观遗传学补充了“中心法则”忽略的２个问题：①哪些因素决定了基因的正常转录和翻译；②核酸并不是存储遗传

信息的唯一载体。表观遗传信息可通过控制基冈的表达时

间、空间位置和表达方式调控发育过程及各种生理反应。所

以．许多用ＤＮＡ序列不能解释的现象，通过表观遗传学的研究找到了答案。

表观遗传学涵盖范围很广。而且越来越受到各国生物学家们的重视，这一迅速发展的学科在分子水平揭示了复杂的临床现象．为解开生命奥秘及征服疾病带来了希望。目前，

表观遗传学已成为生命科学研究的前沿和热点。研究表观

遗传中各种网子突变致病的机理．将有助于了解表观遗传的分子机制．进而指导疾病治疗和新药开发。

３．１指导临床治疗ＤＮＡ甲基化和染色质的调节因子在基因表达、细胞增殖、分化和凋ｒ二中起着重要作用，以抑癌基冈为代表的ＣｐＧ岛异常甲基化所致基因转录失活已经成为肿

３８卷２期余丽表观遗传学的研究和发展５９ｌ

瘤表观基因组学（ｃａｎｃｅｒｅｐｉｇｅｎｏｍｉｃｓ）的研究重点¨“。ＣｐＧ［２］ｗｕ

ｃ

Ｔ，ＭＯＲＲＩＳＪ

Ｒ．Ｇｅｎｅｓ，ｇｅｎｅｔｉｃｓ

ａｎｄ

ｅｐｉｇｅｎｅｔｉｅｓ：ａｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ

岛高甲基化导致抑癌基因转录失活是一个可以逆转的表观Ｊ

１．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００ｌ，２９３：１１０３—１１０５．

３

ＣＯＳＴＥＵＯＪ，ＦＲＮＨＷＡＬＤＭ．ＡｂｅｒｒａｎｔＣｐＧ－ｉｓｌａｎｄ

ｍｅｔｈｙｌａｔｉｎ

ｈａｓ

ｎｏｎ．

遗传学基因修饰过程，而ＣｐＧ岛去甲基化可以恢复抑癌基因ｒａｎｄｏｍａｎｄ

ｔｕｍｏｕｒｓ—ｔｙｐｅ—ｓｐｅｃｉｆｉｃ

ｐａｔｔｅｍｓ［Ｊ］．ＮａｔｕｒｅＧｅｎｅｔｉｃｓ，２０００，２４

功能。因此，ＤＮＡ去甲基化作用恢复癌基因功能的研究也成（２）：１３２—１３８．

［４］ＪＡＥＮＩＳＣＨ

Ｒ，ＢＩＲＤＡ．Ｅｐｉｇｅｎｅｔｉｃ

ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｇｅｎｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ：ｈｏｗｔｈｅ

为肿瘤基因治疗的新型手段之一¨…。由此，人们可根据表ｇｅｎｏｍｅ

ｉｎｔｅｇｒａｔｅｓｉｎｔｒｉｎｓｉｃａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ

ｓｉｇｎａｌｓ

Ｊｊ．Ｎａｔｕｒｅ

Ｒｅｖｉｅｗｓ

观遗传学信息能被化学物质所逆转的原理，对疾病治疗进行研究。如，可通过ＤＮＡ甲基化抑制剂阻止肿瘤发生，也可用［５］张丽丽，吴建新．ＤＮＡ甲基化一肿瘤产生的一种表观遗传学机制Ｇｅｎｅｔｉｃｓ，２００３，３３（４）：２４５—２５４．

［Ｊ］．遗传，２００６，２８（７）：８８０—８８５．

去甲基化药物使抑癌基因及ＤＮＡ修复基因的功能得以恢［６］ＦＲＡＧＡ

Ｍ

Ｆ，ＢＡＬＬＥＳＴＡＲＥ，ＰＡＺＭＦ，ｅｔ

ａ１．Ｅｐｉｇｅｎｅｔｉｃｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ

ａ－

ｒｉｓｅ

ｄｕｒｉｎｇ

ｔｈｅｌｉｆｅｔｉｍｅ

ｏｆｍｏｎｏｚｙｇｏｔｉｃ

ｔｗｉｎｓ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ

ｏｆ

ｔｈｅＮａ－

复，以达到治疗的目的。再如，衰老细胞的甲基化水平降低，ｔｉｏｎａｌＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ

ｏｆｔｈｅＵｎｉｔｅｄ

ＳｔａｔｅｓｏｆＡｍｅｒｉｃａ，２００５，１０２（３０）：

导致基因不稳定性增加，进而增加肿瘤发生的几率，如何提１０６０４—１０６０９．

［７］梁前进．表观遗传学——理论・方法・研究进展［Ｊ］．生物学通报，

高相应基因的甲基化水平以延缓衰老将是未来的研究方向。２咖，４２（１０）：４—７．

［８１

ＨＥＡＲＤＥ．ＲｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓｉｎＸ—ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ

ｉｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎ『Ｊ］．ＣｕｒｒｅｎｔＯ—

ｐｉｎｉｏｎ

ｉｎＣｅｌｌ

Ｂｉｏｌｏｇｙ，２００４。１６：２４７—２５５．重要的作用…１。环境中的镍、砷、雌激素等物质对动物的表［９］ＣＳＡＮＫＯＶＳＺＫＩＧ，ＮＡＧＹ

Ａ，ＪＡＥＮＩＳＣＨＲ．ＳｙｎｅｒｇｉｓｍｏｆｘｉｓｔＲＮＡ，ＤＮＡ

观遗传修饰也具有重要影响。食物中叶酸含量过低会出现ｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ，ａｎｄｈｉｓｔｏｎｅｈｙｐｏａｃｅｔｙｌａｔｉｏｎｉｎｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ

Ｘ．ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ

ｉｎ．

ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪＣｅｌｌＢｉｏｌ，２００１，１５３（４）：７７３—７８４．

低甲基化，过高则会出现高甲基化。通常甲基化可抑制基因［１０］孙永健，陈小强，孙宁，表观遗传学的分子机制及其研究进展［Ｊ］，安

活动，人们可通过建立健康平衡的膳食结构，通过食疗、干涉徽农业科学，２００８，３６（３３）：１４４５０—１４４５２．１ｌＬＥＷＩＮＢ．ＧｅｎｅＶＩＩ『Ｍ］．ＰｅｎｔａｇｏｎＰｒｅｎｃｔｉｃｅＨａｌｌＰｒｅｓｓ，２００４：７３５—７４９．治疗等途径改变表观遗传变化，达到治疗疾病的目的。

１２】ＨＡＴＨＫ，ＦＡＮＧＪ，ＭＬＹＮＡＲＥＺＹＫ—ＥＶＡＮＳＳＫ，ｅｔａ１．ＲｏｌｅｏｆＨｉｓｔｏｎｅ

表观遗传学探究在不发生ＤＮＡ序列改变的情况下，Ｈ３ｌｙｓｉｎｅ２７ｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎｉｎＸｉｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎ【Ｊ１．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００３，３００：１３１—

１３５．

ＤＮＡ甲基化、染色质结构状态等因素的改变，使基因功能发［１３］ＭＡＴＺＫＥ

Ｍ，ＭＡＴＺＫＥ

Ａ，ＫＯＯＴＥＲＪ．ＲＮＡ：Ｇｕｉｄｉｎｇ

ｇｅｎｅ

ｓｉｌｅｎｃｉｎｇ［Ｊ］．

生可遗传的变化，并最终导致表型变异的遗传现象及本质。

Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００ｌ，２９３：１０８０一１０８３．

目前，表观遗传的修饰和调控已成为生命科学的研究热点。

［１４］ＣＯＵＺＩＮＪ．Ｓｍａｌｌ

ＲＮＡｓ

ｍａｋｅ

ｂｉｇｓｐｌａｓｈ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００２，２９８：２２９６—

２２９１７．

表观遗传学系统研究的不断深入，有利于揭示生长发育、杂［１５］ＰＬＡＳＳＣ．Ｃａｎｃｅｒｅｐｉｇｅｎｏｍｉｅｓ［Ｊ］．Ｈｕｍ

Ｍ

ｏｆ

Ｇｅｎｅｔ，２００２，１１：２４７９—

２４８８．

种优势、作物抗逆和人类疾病等许多生命现象的本质，为遗［１６］ＳＺＹＦ

Ｍ．ＴｈｅＤＮＡｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙ

ａｓ

ａ

ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ

ｔａｒｇｅｔ［Ｊ］．

传学研究开辟新的思路。

Ｃｕｒｒ

Ｄｒｕｇ

Ｔａｒｇｅｔｓ．２０００．１：ｌＯｌ一１１８．

１７

ＣＵＲＬＥＹａｎｄｉｎ．

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Ｊ

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ｏｆ

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・＋－＋”＋”＋”—Ｆ“＋”＋“—｝“＋”＋”＋“＋”＋“＋・・＋“＋”＋“＋”＋一＋一＋ｎ＋”＋・・＋”＋“＋”＋“＋一＋“＋”＋“＋－・＋・・＋・・＋”＋－・＋一＋・・＋”＋”＋－・＋

（上接第５８１页）

率为１５ｗ，照射距离为３０ｃｍ，照射时间为１２０

ｓ。

表２诱变菌株和对照菌株木糖酒精发酵情况

（３）紫外诱变后长出的单菌落经过大量筛选得到优良菌

Ｔａｂｌｅ２

Ｔｈｅｘｙｌｏｓｅ

ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅ

ｍｕｔａｎｔａｎｄｔｈｅ

ｏｒｉｇｉｎａｌ

株Ｌ一１６，在适宜条件下经过发酵其酒精浓度可达７．７７ｇ／Ｌ，ｓｔｒａｉｎｔｏｅｔｈａｎｏｌ

ｇ／Ｌ

而出发菌株酒精浓度为６．９２ｇ／Ｌ，诱变后的菌株较出发菌株编号

酒精产量

编号

酒精产量

酒精浓度提高了１２％。Ｎｏ．Ｅｔｈａｎｏｌｙｉｅｌｄ

Ｎｏ．Ｅｔｈａｎｏｌ

ｖｉｅｌｄ

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ｃｅｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅｂｙ

ｍｅｔａｂｏｌｉｃ

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ｆｏｒｔｈｅ

ｓｔｒａｉｎｈｉｇｈｌｙｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｎｔａｇｏｎｉｓｔｉｃｓｕｂｓｔａｎｃｅ

ｆｒｏｍＢａｃｉｌｌｕｓ

ｓｕｂｔｉｌｉｓＢ４７

ｂｙ

ＵＶ

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万　

方数据３．２指导膳食平衡母亲的平衡食谱对婴儿健康具有非常３结论

株耐酒精浓度高、发酵性能优良的发酵木糖产生酒精的嗜单宁管囊酵母菌株ｍ一８。

明，嗜单宁管囊酵母菌株ｍ．８诱变的最佳条件为：紫外灯功