文档介绍：表观遗传学与疾病

经典遗传学认为遗传的分子基础是核酸,生命的遗传信息储存在核算的碱基序列上,碱基序列的改变会引起生物体表现型的改变,而这种改变可以从上一代传递到下一代。然而,随着遗传学的发展,人们发现,DNN、组蛋白、染色体水平的修饰也会造成基因表达模式的变化,并且这种改变是可以遗传的。这种通过有丝分裂或减数分裂来传递非DNA序列遗传信息的现象成为表观遗传,表观遗传学是研究不涉及DNA序列改变的基因表达和调控的可遗传修饰,即探索从基因演绎为表型的过程和机制的一门学科。
表观遗传学主要包括DNA***化、组蛋白修饰、染色质重塑、非编码RNA调控、基因组印记、假基因、内含子、核糖开关等。和表观遗传学相关的疾病主要有肿瘤、心血管病、成瘾、自身免疫系统性病等。
表观遗传学与肿瘤:在癌症中,DNA***化发生了很大的变化,出现了大量***化缺失的现象,但在一些特殊的启动子区也出现了DNA***化的获得的现象。基因启动子区的CpG岛在正常状态下一般是非***化的,当其发生***化时,常导致基因转录沉默,使重要基因如抑癌基因、DNA 修复基因等丧失功能,从而导致正常细胞的生长分化失调以及DNA 损伤不能被及时修复,这在肿瘤的发生和发展过程中起到了不容忽视的作用。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因CpG岛***化。另外,当***化对印记基因修饰紊乱时会造成印记丢失、抑制和刺激生长的信号失衡,这也会造成多种肿瘤的发生;miRNA的表达水平的改变也和癌症有关。
成瘾与表观遗传学:很多研究已经确定在药物诱导下能使VTA、NAc等大脑相关区域的mRNA的表达发生变化。这种表达的变化在停药几个月后仍然能够持续。这些长期的变化是在组蛋白修饰的驱使下导致基因表达的长期变化。FosB 可以直接引起Cdk5基因的表达,在特异的启动区域,积聚FosB与染色质重塑因子相互作用,调控基因表达,对成瘾的维持起到重要的作用。
表观遗传学与产前诊断: 疾病基因水平表观遗传的改变, 对早期产前诊断, 治疗及预后都有深远的影响。大多数的小于胎龄儿是由于其胎盘的病态发育而影响胎儿正常发育, 使他们发生宫内胎儿生长迟缓(IUGR) 、出生时低体重和围产期死亡, 儿童时期的神经系统疾病的几率也增加了。有研究证明几种印记基因的失调和IUGR 相关, 表观遗传控制机制的改变会导位于11p15 上的印记基因的失调, 影响胎儿和胎盘的发育最终导致IUGR,并证明了H19 DMR和KvDMR调节11p15 染色体上的印记的主要的两种差异性***化基因组区域,它们在IUGR 中的表观遗传发生畸变,进而使其表达状态异常。
表观遗传学与心血管病: 研究认为高半胱氨酸抑制了***化供体赖以产生的叶酸和维生素B 依赖的甲硫丁氨酸一S一腺蛋氨酸转化过程,从而影响了DNA 的***化反应。DNA低***化对AS的恶化作用是促使血管平滑肌细胞增殖及纤维沉积,同样外部损伤也会引起新生血管内膜组织DNA低***化。从而引起动脉粥样硬化。
表观遗传与自身免疫性疾病:表观遗传机制对免疫系统的正常发育和功能有重要的作用。如果外界因素影响使表观遗传在免疫反应中出现不平衡就会导致基因异常表达,就会使免疫系统紊乱,在有些情况下可以导致自身的先天性免疫疾病的发生。T淋巴细胞在生命的不同时期是不同的,表观遗传在调控特定基因的表达中起着重要作用。
表观遗传学信息的改变,对包括人体在内的哺乳动物基因组有广泛而重要的效应,疾病的表观遗传学的机制的研究,对疾病的预防与治疗都起着不可估量的作用。所以,随着表观遗传学研究的深入,肯定会对人类疾病的发病机制及其防治做出新的贡献,也必将在其他领域中展示其不可估量的作用和广阔的前景。