摘要：表观遗传学是指在DNA序列不发生改变的情况下基因表达发生的稳定、可遗传的变化。环境因素也会通过影响基因表达的调控，对个体产生可遗传的表型影响。本文将对主要的调控方式，DNA甲基化，组蛋白修饰，非编码RNA修饰进行综述。
关键词：表观遗传学，DNA甲基化，组蛋白修饰，非编码RNA
中图分类号：G662.7文献标识码：A文章编号：ISSN1672-6715（2018）06-0084-01
表观遗传学是指在DNA序列不发生改变的情况下基因表达发生变化， 而且这种变化是稳定的、可以遗传的。表观遗传学的研究内容主要包含DNA甲基化（DNA methylation）、组蛋白修饰（histone modification）、非编码RNA （non-coding RNA）、X染色体失活（X chromatin inactivation）、基因组印记（genomic imprinting）、染色质重塑（chromatin remodeling）等多种修饰方式。
1 DNA甲基化
DNA甲基化是一个将甲基加到DNA上的修饰过程。在此过程中，腺嘌呤（A）或胞嘧（C）碱基在甲基转移酶（DNA methyltransferase， DNMT）的催化下与甲基发生共价结合， 并且可以通过细胞分裂和生殖传递给子代。研究发现在脊椎动物中，DNA甲基化修饰是建立在整个基因组水平上的，其中可遗传的甲基化只发生在胞嘧啶-鸟嘌呤（G）二核苷酸（CpG）位点上[1]。在DNA分子复制的过程中，相比母链，新合成的DNA不具有相应的甲基化修饰，而DNMT1可以特异性识别CpG并且通过识别已修饰的甲基基团迅速将对称位置的胞嘧啶转换为5-mC，从而达到维持子代DNA分子与母代分子具有相同甲基化修饰的效果[2]。DNA甲基化对基因的调控功能主要包括两种方式：全基因组低甲基化及特定位点的DNA高甲基化。其中，全基因组甲基化的功能主要是稳定DNA的正常结构状态及其功能的稳定性；DNA高甲基化主要发生在启动子区域，通过调节转录因子与启动序列的结合而调控基因的表达[3]。
2组蛋白修饰
组蛋白（histone）是构成染色质的基本结构蛋白。组蛋白以八聚体的形式与DNA结合形成核小体（nucleosome），其N端尾部的15~38个氨基酸残基是翻译后修饰的主要位点[4]。组蛋白的表观遗传修饰主要包括组蛋白的甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等。组蛋白的修饰主要发生在基因的启动子序列区域，可通过组蛋白乙酰化或去乙酰化的修饰作用改变染色质的结构，并使转录因子的结合作用发生异常，从而影响基因转录的发生[5]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3非编码RNA
非编码RNA是指不能翻译为蛋白质的功能RNA分子，按大小可分为sncRNA和IncRNA。表观遗传修饰调节机制中IncRNA发挥着极其重要的作用，它们的表达可直接导致基因沉默；另外，它们也可通过与染色质的相互作用，导致基因的失表达。ncRNA参与了表观遗传修饰的建立，并且提示ncRNA在细胞水平和个体水平的表观遗传信息的传递中可能起着重要的作用。cRNA通过以下2种方式调节基因表达：①对转录的调节，又称为转录基因沉默（TGs）作用；②对转录后蛋白表达的调节，即转录后的基因沉默（PTGS）。综上所述，ncRNA参与了表观遗传修饰的建立，并且提示ncRNA在细胞水平和个体水平的表观遗传信息的传递中可能起着重要的作用。
4结语与展望
表观遗传学的调控方式，大多数都是可逆的，其调控不仅受自身遗传的影响，也受环境变化的影响。在个体发育过程中，发育早期的环境因素也会对生物体后期甚至是后代都产生一些表型的影响。随着对表观遗传学研究关注的增多，何种干预会对表观遗传产生有益影响，如何目标性调控表观遗传学修饰，成为我们越发关注的重点。总之，表观遗传学如何调控基因表达，关键位点与信号通路仍是我们进一步研究的方向。
参考文献
[1]Schübeler D. Function and information content of DNA methylation. [J].Nature, 2015, 517: 321–326
[2]Smith S S, Kaplan B E, Sowers L C, et al. Mechanism of human methyl-directed DNA methyltransferase and the fidelity of cytosinemethylation. [J].Proc Natl AcadSci USA, 1992, 89: 4744–4748
[3]Eden A，Gaudet F，Waghmare A，et al. Chromosomal instabilityand tumors promoted by DNA hypomethylation.[J].Science，2003，300( 5618) : 455.
[4]Peterson C L, Laniel M A. Histones and histone modifications. [J].CurrBiol, 2004, 14: R546–R551
[5]HenikoffS,FuruyamaT.The unconventional structure of centromeric Nucleosomes.[J].Chromosoma,2012,121( 4) : 341-352.
论文作者:潘子君
论文发表刊物:《基础教育课程》2018年6月12期
论文发表时间:2018/6/14
标签：表观论文; 基因论文; 遗传学论文; 蛋白论文; 转录论文; 甲基化论文; 基因组论文; 《基础教育课程》2018年6月12期论文;