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双胞胎及表观遗传

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发表于 2019-10-11 11:57:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
                                                                                                   

文末具有相关题目汇编!

科学家对一对3岁双胞胎和一对50岁双胞胎的四对同源染色体(1、3、12、17号)进行研究。一个双胞胎个体中的甲基化位点标记为红色,另一个双胞胎个体的同号染色体上甲基化位点标记为绿色。在荧光显微镜下激发荧光,并将两个个体的实验结果进行重叠对比。如果两个个体同位点的甲基化程度一致,则最终出现的颜色为黄色,不一致则会出现相应的红色荧光和绿色荧光。


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从上述结果分析,3岁时的两个双胞胎个体的显色情况已经出现了比较大的差异!


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上述结果表明,即使是具有完全相同的核基因组成的同卵双胞胎,即使生长在同样的环境中,他们的性格、健康等方面也会存在较大的差异,这些可以用表观遗传学来解释。

表观遗传学(epigenetics是1957年由Waddington CH提出的,是指在基因的DNA序列没有变化的情况下,基因功能发生了可遗传的变化,并最终导致了表型的变化。此种方式的遗传并不遵循孟德尔的分离定律,也不遵循摩尔根的连锁遗传。其机制有以下几个方面。

DNA甲基化


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DNA的甲基化是出现表观遗传的一种重要机制。在DNA甲基转移酶的作用下,将S-腺苷甲硫氨酸的甲基转移到DNA分子的胞嘧啶(C)的第5号碳原子上,形成mC甲基化程度越高,基因表达的机会越低。根据分子层面检测,管家基因始终保持低甲基化状态;可以通过诱导靶基因去甲基化来实现其表达;人类癌症细胞内DNA分子全部处于低甲基化状态。

组蛋白修饰


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组蛋白和DNA分子的修饰可以调控基因的表达。组蛋白H3的乙酰化(H3ac)、H3第四位赖氨酸的三甲基化(H3K4me3)均可以活化基因,利于转录。H3第 9位赖氨酸甲基化、H3第 27位赖氨酸甲基化、DNA甲基化均可抑制基因转录。细胞中通过两种状态的相互转变实现基因的表达和关闭,在分化和其他生命活动中具有重要意义。

组蛋白(组成染色体的重要蛋白)修饰主要是组蛋白的甲基化、乙酰化、泛素化、磷酸化等。组蛋白的甲基化和乙酰化一般与DNA分子的甲基化相反,组蛋白的甲基化(部分是关闭基因的)、乙酰化会造成染色质相对疏松,利于基因表达

染色体重塑


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染色体重塑有两种形式,一种是组蛋白修饰造成的,上面已经叙述了,另一种方式如下:


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此种方式主要是在消耗ATP的情况下,依靠ATP依赖性染色质重塑复合体(SWISNF对染色体的结构进行重塑,如核小体重排、核小体或组蛋白二聚体的去除等,使其变得松散,便于转录

非编码RNA的调控


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DNA分子中存在着很多非编码区,部分区域可以转录形成非编码RNA,对于基因表达的调控至关重要,如题目中常见的siRNA(小干扰RNAmiRNA(微小RNA等。

siRNA是一类双链RNAdsRNA)分子长度一般为21-23个核苷酸,每条链的3末端均有两个游离的核苷酸,其序列的特异性能够有效的使得目的基因转录的mRNA沉默。

一般认为siRNA连源于外来生物的RNA在细胞内的加工,如病毒等由于会造成基因表达沉默,因此在抗病毒方面具有很重要的作用。双链RNA或具有回文结构的RNA进入细胞后,被RNase III类酶Dicer)剪切后转变成siRNA,再与多个蛋白亚基共同作用组成RISC(RNA诱导沉默复合体)。



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miRNA单链的,长度一般为22个核苷酸,是细胞内转录形成的,属于内源性的非编码RNA,现证实存在于大片段的内含子所转录的RNA中。二者的相同点在于均起源于长链RNA前体,二者作用机制几乎相同,均是在细胞质中被Dicer处理后再与多种蛋白亚基结合形成RISC。

miRNA和siRNA具有本质区别,前者是内源性的RNA,而siRNA是外源性的。


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miRNAsiRNA的另一个细微差别在于最终发挥作用的方式miRNA并不能与靶基因的mRNA完全碱基互补配对,只是会形成部分双链区(在植物中双链区域比较大),以“拦路虎”的形式阻断核糖体在mRNA上的移动,从而抑制蛋白质的合成,实现基因沉默。而对于siRNA则更加的粗暴,在动物细胞中可与靶基因的mRNA完全碱基互补配对,随后诱导靶基因mRNA的剪切,从而抑制该基因表达

汇总表

项目
miNA
siRNA
名称
微小RNA
(micro RNA)
小干扰RNA
(short interfering RNA)
长度
约22个核苷酸
21-23个核苷酸
结构
单链且具有回文结构
双链
来源
基因组DNA转录
双链RNA(可来源于病毒、转坐子等)
作用特点
部分碱基互补配对(多个结合位点)
完全碱基互补配对
作用效果
抑制核糖体沿mRNA移动
降解靶基因的mRNA
作用时期
参与机体发育,调节内源基因表达
抑制转坐子活性和病毒感染
相同点
均可在细胞质加工并组装形成RICS;
均可导致基因沉默;
均依赖Dicer酶的加工;

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相关题目汇总:

链接:
https://pan.baidu.com/s/1LLSCgUeFGS9sPKHCKC8IjA

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表观遗传学涉及的几种机制.pdf

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发表于 2019-10-12 12:59:37 | 显示全部楼层
研究得好深入啊
即使生命是一场空,也要空得很充实;
纵然人生白忙一场,也要忙得很快乐。

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 楼主| 发表于 2019-10-14 22:24:42 | 显示全部楼层

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