生化專題生物的調(diào)控1

1、生物的調(diào)控生物的調(diào)控張方東張方東生物調(diào)控的重要性生物調(diào)控的重要性:例子例子細胞全能性細胞全能性植物細胞的全能性植物細胞的全能性(totipotancy)指指植物的每一個細胞具有該植物的全部遺植物的每一個細胞具有該植物的全部遺傳信息和離體細胞在一定培養(yǎng)條件下具傳信息和離體細胞在一定培養(yǎng)條件下具有發(fā)育成完整植株的潛在能力。有發(fā)育成完整植株的潛在能力。1.動物細胞克隆羊動物細胞克隆羊“多莉多莉”1997年年2月月23日，英國蘇格蘭羅斯林研究所的科日，英國蘇格蘭羅斯林研究所的科學家宣布，他們的研究小組利用山羊的體細胞成功學家宣布，他們的研究小組利用山羊的體細胞成功地地“克隆克隆”出一只基因結構與供體完

2、全相同的小羊出一只基因結構與供體完全相同的小羊“多莉多莉”（dolly），世界輿論為之嘩然。），世界輿論為之嘩然?！岸嗬蚨嗬颉钡奶貏e之處在于它的生命的誕生沒有精子的參與。的特別之處在于它的生命的誕生沒有精子的參與。研究人員先將一個綿羊卵細胞中的遺傳物質吸出去研究人員先將一個綿羊卵細胞中的遺傳物質吸出去，使其變成空殼，然后從一只，使其變成空殼，然后從一只6歲的母羊身上取出一歲的母羊身上取出一個乳腺細胞，將其中的遺傳物質注入卵細胞空殼中個乳腺細胞，將其中的遺傳物質注入卵細胞空殼中。這樣就得到了一個含有新的遺傳物質但卻沒有受。這樣就得到了一個含有新的遺傳物質但卻沒有受過精的卵細胞。這一經(jīng)過改造的卵細

3、胞分裂、增殖過精的卵細胞。這一經(jīng)過改造的卵細胞分裂、增殖形成胚胎，再被植入另一只母羊子宮內(nèi)，隨著母羊形成胚胎，再被植入另一只母羊子宮內(nèi)，隨著母羊的成功分娩，的成功分娩，“多莉多莉”來到了世界。來到了世界?？寺⊙蚩寺⊙颉岸嗬蚨嗬颉边@是維爾穆特用他喜愛的鄉(xiāng)村歌手這是維爾穆特用他喜愛的鄉(xiāng)村歌手多莉多莉帕頓的名字命名的。帕頓的名字命名的?？寺⊙蚩寺⊙颉岸嗬蚨嗬颉钡难芯空咭了咕S姆的研究者伊斯維姆.穆特穆特年月日，英國一個名年月日，英國一個名叫多莉的克隆羊，因患嚴重肺病而接受叫多莉的克隆羊，因患嚴重肺病而接受“安樂死安樂死”。宣布這一消息的正是成功克隆多莉宣布這一消息的正是成功克隆多莉而名震世界的英國愛丁

4、堡羅斯林研究所而名震世界的英國愛丁堡羅斯林研究所，該研究所負責人哈里，該研究所負責人哈里格里芬當天在其格里芬當天在其總部所在地蘇格蘭首府愛丁堡對媒體說總部所在地蘇格蘭首府愛丁堡對媒體說，獸醫(yī)證實多莉的確病魔纏身且無法治，獸醫(yī)證實多莉的確病魔纏身且無法治愈，研究人員才最終決定給這個愈，研究人員才最終決定給這個“動物動物明星明星”實施實施“安樂死安樂死”。典型的典型的“高齡病癥高齡病癥”對當對當時還年輕的多莉而言，意味著時還年輕的多莉而言，意味著目前的克隆技術尚不完善目前的克隆技術尚不完善.http:/ i n h i b i t i n g f a c t o r i f ) 和 分 化 因 子

5、和 分 化 因 子(differentiatingfactor,df)的相互作用，彼此制的相互作用，彼此制約而維持一定的平衡，協(xié)調(diào)著細胞的分裂與成約而維持一定的平衡，協(xié)調(diào)著細胞的分裂與成熟，使細胞生長分化處在一個網(wǎng)絡系統(tǒng)的整體熟，使細胞生長分化處在一個網(wǎng)絡系統(tǒng)的整體調(diào)控之下。調(diào)控之下。癌基因癌基因(oncogenes)最早發(fā)現(xiàn)于逆轉錄病毒，最早發(fā)現(xiàn)于逆轉錄病毒，在動物的正常細胞中也存在與病毒癌基因相似在動物的正常細胞中也存在與病毒癌基因相似的的dna序列稱為原癌基因序列稱為原癌基因(proto-oncogenes)，它們具有正常功能，但又易受各種因素的影響，它們具有正常功能，但又易受各種因素的

6、影響，通過不同的途徑被激活，導致細胞癌變。通過不同的途徑被激活，導致細胞癌變。在正常情況下，原癌基因是一大類與細胞在正常情況下，原癌基因是一大類與細胞分裂調(diào)控有關的基因群，涉及細胞信號傳遞系分裂調(diào)控有關的基因群，涉及細胞信號傳遞系統(tǒng)的各個層次，其產(chǎn)物包括生長因子、生長因統(tǒng)的各個層次，其產(chǎn)物包括生長因子、生長因子受體、信號傳遞物、蛋白激酶及轉錄激活因子受體、信號傳遞物、蛋白激酶及轉錄激活因子等。他們的正常生理功能是調(diào)節(jié)細胞增殖活子等。他們的正常生理功能是調(diào)節(jié)細胞增殖活動，與細胞的生長分化密切相關，因而在細胞動，與細胞的生長分化密切相關，因而在細胞的發(fā)育中具有不可替代的重要作用。的發(fā)育中具有不可替

7、代的重要作用。抑癌基因抑癌基因(tumer-suppressorgene,antioncogenes)則是一類可阻止細胞分裂，則是一類可阻止細胞分裂，抑制細胞生長并能潛在抑制癌變作用的抑制細胞生長并能潛在抑制癌變作用的基因，包括編碼抑制細胞生長物質的結基因，包括編碼抑制細胞生長物質的結構基因、調(diào)控基因表達的調(diào)控序列及某構基因、調(diào)控基因表達的調(diào)控序列及某些與基因組穩(wěn)定性有關的基因等。抑癌些與基因組穩(wěn)定性有關的基因等。抑癌基因的主要生理功能就是參與組織細胞基因的主要生理功能就是參與組織細胞的分化過程。的分化過程。原癌基因與抑癌基因都是控制細胞原癌基因與抑癌基因都是控制細胞生長分化的基因，是細胞生長

8、分化一般生長分化的基因，是細胞生長分化一般調(diào)控途徑的組成成分。它們通過所編碼調(diào)控途徑的組成成分。它們通過所編碼蛋白的相互作用而構成了細胞生長正負蛋白的相互作用而構成了細胞生長正負調(diào)節(jié)的兩個方面，如果所原癌基因是正調(diào)節(jié)的兩個方面，如果所原癌基因是正常細胞增殖調(diào)控的正信號，促進細胞進常細胞增殖調(diào)控的正信號，促進細胞進入增殖周期，阻止其發(fā)生分化，那么抑入增殖周期，阻止其發(fā)生分化，那么抑癌基因就是細胞增殖調(diào)控的負信號，促癌基因就是細胞增殖調(diào)控的負信號，促進其發(fā)生分化成熟。進其發(fā)生分化成熟。細胞癌變就是體細胞中本已細胞癌變就是體細胞中本已關閉的與細胞增殖活動相關的基因關閉的與細胞增殖活動相關的基因群中某

9、些基因又被重新打開，或是群中某些基因又被重新打開，或是功能分化基因群中某些基因被不適功能分化基因群中某些基因被不適當?shù)仃P閉所造成的后果。當?shù)仃P閉所造成的后果。3“人類基因組計劃人類基因組計劃”的困惑的困惑20世紀生物學最宏偉的計劃是世紀生物學最宏偉的計劃是人類基因組的作圖與測序人類基因組的作圖與測序(mappingandsequencingthehumangenome),該計劃總的目標是該計劃總的目標是以美國為主，通過國際合作，在以美國為主，通過國際合作，在15年內(nèi)完成人基因組年內(nèi)完成人基因組23條染色體上基條染色體上基因的作圖和因的作圖和dna全長全長(3109bases)的測序。的測序。在

10、完成人類基因組在完成人類基因組dna測序以后，測序以后，更艱巨的任務是蛋白質基因組及其基因的更艱巨的任務是蛋白質基因組及其基因的功能，人和生物是由細胞組成的多層次的功能，人和生物是由細胞組成的多層次的復雜系統(tǒng)，其生長、發(fā)育和各種功能活動復雜系統(tǒng)，其生長、發(fā)育和各種功能活動都是系統(tǒng)的行為，只能通過對系統(tǒng)的分析都是系統(tǒng)的行為，只能通過對系統(tǒng)的分析研究才能了解，因此，除需要進一步尋找研究才能了解，因此，除需要進一步尋找在生物學上重要的個別基因并研究其結構在生物學上重要的個別基因并研究其結構和功能外，更重要地應了解整個基因組及和功能外，更重要地應了解整個基因組及其產(chǎn)物，如何協(xié)同調(diào)節(jié)細胞和生物體的功其產(chǎn)

11、物，如何協(xié)同調(diào)節(jié)細胞和生物體的功能活動。能活動。僅了解基因并不能僅了解基因并不能完全了解生物，如鐮刀完全了解生物，如鐮刀形貧血癥：形貧血癥：珠蛋白基因。珠蛋白基因。艾滋病作為艾滋病作為“超級癌癥超級癌癥”，已有傳染全球之勢。它的病因明已有傳染全球之勢。它的病因明確、發(fā)病過程基本清楚、病原體確、發(fā)病過程基本清楚、病原體的基因細維結構都已探明，但是的基因細維結構都已探明，但是找不到有效的治療和預防辦法。找不到有效的治療和預防辦法。冠狀病毒科：冠狀病毒科：sras人類與黑猩猩差別僅有人類與黑猩猩差別僅有1%嗎？嗎？基因的基因的3個層次個層次中國科學院北京基因研究所副所長于軍研究員中國科學院北京基因研

12、究所副所長于軍研究員4定義基因的第一個層次是界定其結構單定義基因的第一個層次是界定其結構單元?；虻慕Y構單元由元?；虻慕Y構單元由3個基本部分組成：個基本部分組成：dna部分，也就是基因在染色體上由堿部分，也就是基因在染色體上由堿基對組成的序列，物種間在基對組成的序列，物種間在dna序列上序列上的差異，是基因在結構單元上差異的基的差異，是基因在結構單元上差異的基礎；礎；rna部分，通常被部分，通常被dna部分所涵蓋，部分所涵蓋，不僅編碼蛋白質，也編碼行使功能的不僅編碼蛋白質，也編碼行使功能的rna；蛋白質部分，由信使；蛋白質部分，由信使rna編碼，編碼，可以直接行使功能?？梢灾苯有惺构δ堋?基

13、因的第二個層次是它的功能單元，是基因的第二個層次是它的功能單元，是由結構單元的后兩個部分由結構單元的后兩個部分rna和蛋白質和蛋白質組成。因為不是所有單個基因都有可定組成。因為不是所有單個基因都有可定義的功能，所以基因的功能單元可以不義的功能，所以基因的功能單元可以不是一個基因。比如核糖體是由若干是一個基因。比如核糖體是由若干rna和蛋白質組成，構成一個功能單元，任和蛋白質組成，構成一個功能單元，任何一個部分都是沒有功能的何一個部分都是沒有功能的。4基因的第基因的第3個層次是基因的表型或表觀單元，即個層次是基因的表型或表觀單元，即基因表現(xiàn)出來的表征，如膚色、骨骼結構和行基因表現(xiàn)出來的表征，如膚

14、色、骨骼結構和行為等。盡管它們是由基因所決定的，但大多不為等。盡管它們是由基因所決定的，但大多不是由單個基因結構單元所是由單個基因結構單元所決定，有的是由若干決定，有的是由若干個功能單元組成。如果從上述個功能單元組成。如果從上述3個不同層次來描個不同層次來描述物種的差異，我們可以看到，作為結構單元，述物種的差異，我們可以看到，作為結構單元，dna水平的差異不能完全體現(xiàn)在水平的差異不能完全體現(xiàn)在rna和蛋白和蛋白質質上，而上，而rna上的差異也不會完全體現(xiàn)在蛋白質上的差異也不會完全體現(xiàn)在蛋白質上。三者并不等同，也就是說上。三者并不等同，也就是說dna、rna和蛋和蛋白質都不同程度地代表著基因的結

15、構單元。白質都不同程度地代表著基因的結構單元。rna和蛋白質有時可獨立構成基因的功能單元，和蛋白質有時可獨立構成基因的功能單元，有時僅是功能單元的一部分。有時僅是功能單元的一部分。調(diào)控的意義調(diào)控的意義4人類的疾病人類的疾病統(tǒng)計資料統(tǒng)計資料:第一位的是第一位的是?4農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要問題農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要問題雜種優(yōu)勢、抗逆性、產(chǎn)量等。雜種優(yōu)勢、抗逆性、產(chǎn)量等。神經(jīng)水平神經(jīng)水平激素水平激素水平動物動物細胞水平細胞水平植物植物單細胞生物單細胞生物酶水平酶水平生物的調(diào)控層次生物的調(diào)控層次4細胞水平：細胞水平：dna轉錄前調(diào)節(jié)轉錄前調(diào)節(jié)轉錄調(diào)節(jié)轉錄調(diào)節(jié)轉錄初產(chǎn)物轉錄初產(chǎn)物rna轉錄后加工的調(diào)節(jié)轉錄后加工的調(diào)

16、節(jié)轉運調(diào)節(jié)轉運調(diào)節(jié)成熟成熟rna降解調(diào)節(jié)降解調(diào)節(jié)翻譯調(diào)節(jié)翻譯調(diào)節(jié)蛋白質前體蛋白質前體加工調(diào)節(jié)加工調(diào)節(jié)定向運輸調(diào)節(jié)定向運輸調(diào)節(jié)降解調(diào)節(jié)降解調(diào)節(jié)成熟蛋白質成熟蛋白質(酶酶)活性調(diào)節(jié)活性調(diào)節(jié)第一節(jié)第一節(jié)基因表達的調(diào)控基因表達的調(diào)控一、轉錄前水平的調(diào)控一、轉錄前水平的調(diào)控（一）染色體的丟失（一）染色體的丟失某些低等真核生物，如原生動物、某些低等真核生物，如原生動物、線蟲、昆蟲和甲殼類如劍水虱線蟲、昆蟲和甲殼類如劍水虱(cyclops)在個體發(fā)育過程中，許多體細胞常常丟在個體發(fā)育過程中，許多體細胞常常丟失掉整條或部分染色體，從而使染色質失掉整條或部分染色體，從而使染色質減少約一半，只有將來產(chǎn)生生殖細胞的

17、減少約一半，只有將來產(chǎn)生生殖細胞的那些細胞一直保留整套染色體。那些細胞一直保留整套染色體。線線蟲蟲劍水虱劍水虱cyclops（二）異染色體質化（二）異染色體質化凝縮狀態(tài)的染色質稱為異染色質，為凝縮狀態(tài)的染色質稱為異染色質，為非活躍轉錄區(qū)。真核生物可以通過異染非活躍轉錄區(qū)。真核生物可以通過異染色質化而關閉某些基因的表達。例如：色質化而關閉某些基因的表達。例如：雌性哺乳動物細胞有兩個雌性哺乳動物細胞有兩個x染色體，其中染色體，其中一個高度異染色質化而永久性地失去活一個高度異染色質化而永久性地失去活性。性。dsdna17核小體核小體16螺線管螺線管140超螺線管超螺線管15染色單體染色單體人細胞含有

18、人細胞含有5.74109bp，總長約總長約2米，壓縮在米，壓縮在46個配對個配對的染色體中，總長只有的染色體中，總長只有200微微米，壓縮比達米，壓縮比達104。基因的轉錄活性與基因組基因的轉錄活性與基因組dna和染色和染色質的空間結構狀態(tài)有關。質的空間結構狀態(tài)有關。dna與染色質蛋與染色質蛋白質和少量白質和少量rna結合，產(chǎn)生超螺旋化和折結合，產(chǎn)生超螺旋化和折疊，并被高度凝縮。在比較疏松的區(qū)域即疊，并被高度凝縮。在比較疏松的區(qū)域即所謂常染色質上，能活躍地進行轉錄，而所謂常染色質上，能活躍地進行轉錄，而在高度凝縮的異染色質上則很少出現(xiàn)在高度凝縮的異染色質上則很少出現(xiàn)rna的合成。的合成。因此真

19、核生物基因的活化可分為兩個因此真核生物基因的活化可分為兩個步驟：首先由某些調(diào)節(jié)分子結合在基因的步驟：首先由某些調(diào)節(jié)分子結合在基因的特異部位并改變?nèi)旧|結構，此時其疏松特異部位并改變?nèi)旧|結構，此時其疏松化，然后才能由激活蛋白和阻遏蛋白或其化，然后才能由激活蛋白和阻遏蛋白或其他調(diào)節(jié)物進一步影響基因活性。他調(diào)節(jié)物進一步影響基因活性。（三）基因擴增（三）基因擴增基因擴增指細胞內(nèi)某些特定基因基因擴增指細胞內(nèi)某些特定基因的拷貝數(shù)大量增加的現(xiàn)象，它是細胞在的拷貝數(shù)大量增加的現(xiàn)象，它是細胞在短期內(nèi)為滿足某種需要而產(chǎn)生足夠的基短期內(nèi)為滿足某種需要而產(chǎn)生足夠的基因產(chǎn)物的一種調(diào)控手段。因產(chǎn)物的一種調(diào)控手段。（四）

20、染色體染色體dna序列的重排序列的重排1.啤酒酵母結合型互變啤酒酵母結合型互變(mating-typeinterconversion)單倍體酵母有單倍體酵母有a和和兩種結合型，分別由兩種結合型，分別由mata和和mat控制。這兩個位點互為等位?？刂啤＿@兩個位點互為等位。一個特定的單倍體細胞或是一個特定的單倍體細胞或是a結合型或是結合型或是結結合型。兩個不同結合型的細胞可以結合，而相合型。兩個不同結合型的細胞可以結合，而相同的結合型不能結合。對不同結合型的識別是同的結合型不能結合。對不同結合型的識別是由于分泌激素的不同，由于分泌激素的不同，mat細胞產(chǎn)生細胞產(chǎn)生因子，因子，mata細胞產(chǎn)生細胞產(chǎn)

21、生a因子。因子。型可以轉變?yōu)樾涂梢赞D變?yōu)閍型，型，a型也可以轉變?yōu)樾鸵部梢赞D變?yōu)樾?。型。解釋結合型互變的模型叫做匣子模型解釋結合型互變的模型叫做匣子模型(cassettemodel)。2高等動物和人體淋巴細胞抗體基因的重排高等動物和人體淋巴細胞抗體基因的重排抗體抗體(免疫球蛋白免疫球蛋白)包括兩條輕鏈包括兩條輕鏈(l鏈鏈)和兩和兩條重鏈條重鏈(h鏈鏈)所組成，它們分別由三個獨立的所組成，它們分別由三個獨立的基因族基因族(genefamily)所編碼，其中兩個編碼輕所編碼，其中兩個編碼輕鏈鏈(k和和)，一個編碼重鏈。小鼠的，一個編碼重鏈。小鼠的k、和重鏈和重鏈分別位于第分別位于第6，16和和12

22、號染色體上。決定輕鏈號染色體上。決定輕鏈的基因族上分別有的基因族上分別有l(wèi)、v、j、c四類基因片段。四類基因片段。l代表前導片段代表前導片段(leadersegment),v代表可變片代表可變片段段(variablesegment),j代表連接片段代表連接片段(joining),決定重鏈的基因族上共有決定重鏈的基因族上共有l(wèi)、v、d、j、c五五類基因片段類基因片段,其中其中d代表多樣性片段代表多樣性片段(diversitysegment)。在。在j和和c片段之間還有增強子片段之間還有增強子(enhancer)。（五）染色質（五）染色質dna的修飾的修飾(dna甲基化和去甲基化甲基化和去甲基化)

23、dna的堿基在的堿基在dna甲基化轉移酶的作甲基化轉移酶的作用下可被甲基化，主要形成用下可被甲基化，主要形成5-甲基胞嘧甲基胞嘧啶啶(m5c)和少量和少量6-甲基腺嘌呤甲基腺嘌呤(m6a)。絕。絕大多數(shù)甲基化發(fā)生在大多數(shù)甲基化發(fā)生在cg核苷酸對，而且核苷酸對，而且通常兩個通常兩個c都發(fā)生甲基化。都發(fā)生甲基化。采用采用5-氮胞苷氮胞苷(5-azacytidine)可以人為可以人為地造成去甲基。地造成去甲基。5-氮胞苷可以在氮胞苷可以在dna中中取代胞苷，它沒有游離的取代胞苷，它沒有游離的5-h，因而不因而不能接受甲基。用能接受甲基。用5-氮胞苷處理細胞，可氮胞苷處理細胞，可以改變基因的表達和細胞

24、分化的狀態(tài)。以改變基因的表達和細胞分化的狀態(tài)。比如，使非肌肉細胞的前體分化成肌肉比如，使非肌肉細胞的前體分化成肌肉細胞、誘導整合在染色體中的原病毒表細胞、誘導整合在染色體中的原病毒表達、激活哺乳動物雌性動物失活的達、激活哺乳動物雌性動物失活的x染色染色體上某些基因的表達。體上某些基因的表達。后一發(fā)現(xiàn)似乎表后一發(fā)現(xiàn)似乎表明明x染色體似乎表明染色體似乎表明x染色體的失活與染色體的失活與dna甲基化狀態(tài)有關。甲基化狀態(tài)有關。近年來，對近年來，對dna甲基化與去甲基化作甲基化與去甲基化作為基因表達調(diào)節(jié)的控制環(huán)節(jié)這一概念已經(jīng)為基因表達調(diào)節(jié)的控制環(huán)節(jié)這一概念已經(jīng)得到了愈來愈多的實驗的支持。在生物發(fā)得到了愈

25、來愈多的實驗的支持。在生物發(fā)育和分化過程中，育和分化過程中，dna甲基化能關閉某些甲基化能關閉某些基因的表達，去甲基化能誘導基因的重新基因的表達，去甲基化能誘導基因的重新活化。研究表明，活化。研究表明，dna甲基化作用能引起甲基化作用能引起染色質結構、染色質結構、dna構象、構象、dna穩(wěn)定性以及穩(wěn)定性以及dna與蛋白質相互作用方式的改變，從而與蛋白質相互作用方式的改變，從而控制著基因的表達?？刂浦虻谋磉_?；虺聊虺聊汉艽蟛糠侄际怯捎诩谆穑貏e很大部分都是由于甲基化引起，特別是啟動子的甲基化。是啟動子的甲基化。1992年年kilby等發(fā)現(xiàn)轉等發(fā)現(xiàn)轉nptii基因的擬南基因的擬南

26、芥植株，其后代有兩個植株對芥植株，其后代有兩個植株對km敏感，敏感，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，nptii啟動子區(qū)的啟動子區(qū)的ssti的酶切的酶切位點已被甲基化。位點已被甲基化。表觀遺傳學表觀遺傳學(epigenetics)表觀遺傳學是與遺傳學表觀遺傳學是與遺傳學(genetic)相對應的概念。遺傳學是指基于相對應的概念。遺傳學是指基于基因序列改變所致基因表達水平基因序列改變所致基因表達水平變化，如基因突變、基因雜合丟變化，如基因突變、基因雜合丟失和微衛(wèi)星不穩(wěn)定等；失和微衛(wèi)星不穩(wěn)定等；4而表觀遺傳學則是指基于非基因而表觀遺傳學則是指基于非基因序列改變所致基因表達水平變化，序列改變所致基因表達水平變

27、化，如如dna甲基化和染色質構象變化，甲基化和染色質構象變化，組蛋白因被乙?；M蛋白因被乙?；?此外還有甲此外還有甲基化、磷酸化等修飾基化、磷酸化等修飾)導致復合導致復合體的結構發(fā)生變化，誘發(fā)體的結構發(fā)生變化，誘發(fā)dna的的甲基化。甲基化。表觀遺傳學有如下三層含義：表觀遺傳學有如下三層含義：(1)可遺傳的，即這類改變通過有絲分裂或可遺傳的，即這類改變通過有絲分裂或減數(shù)分裂，能在細胞或個體世代問遺傳；減數(shù)分裂，能在細胞或個體世代問遺傳；(2)是基因表達的改變；是基因表達的改變；(3)沒有沒有dna序列的變化或不能用序列變化序列的變化或不能用序列變化來解釋。來解釋。甲基化檢測甲基化檢測(c)(c)

28、(t)(t)(u)(u)4正常情況下，人類基因組正常情況下，人類基因組“垃圾垃圾”序列的序列的cpg二核苷酸相對稀少，并且總是處于甲基化狀態(tài)，二核苷酸相對稀少，并且總是處于甲基化狀態(tài)，與之相反，人類基因組中大小為與之相反，人類基因組中大小為100-1000bp左左右且富含右且富含cpg二核苷酸的二核苷酸的cpg島則總是處于未島則總是處于未甲基化狀態(tài)，并且與甲基化狀態(tài)，并且與56的人類基因組編碼基的人類基因組編碼基因相關。人類基因組序列草圖分析結果表明，因相關。人類基因組序列草圖分析結果表明，人類基因組人類基因組cpg島約為島約為28890個，大部分染色體個，大部分染色體每每1mb就有就有5-1

29、5個個cpg島，平均值為每島，平均值為每mb含含105個個cpg島，島，cpg島的數(shù)目與基因密度有良島的數(shù)目與基因密度有良好的對應關系。好的對應關系。雙胞胎表觀遺傳學雙胞胎表觀遺傳學海南誕生一對雙胞胎虎獅獸海南誕生一對雙胞胎虎獅獸4因為單卵雙生（同卵雙生；因為單卵雙生（同卵雙生；onozygotictwin）的遺傳）的遺傳物質組成是相同的，使得學者們在研究環(huán)境對遺傳物物質組成是相同的，使得學者們在研究環(huán)境對遺傳物質的效應研究時，樂于將他們作為考察對象。但是，質的效應研究時，樂于將他們作為考察對象。但是，最近的一項研究卻是將單卵雙生他們內(nèi)在的差別作為最近的一項研究卻是將單卵雙生他們內(nèi)在的差別作為

30、引人入勝的考察對象：發(fā)現(xiàn)在單卵雙生中存在大量的引人入勝的考察對象：發(fā)現(xiàn)在單卵雙生中存在大量的表觀遺傳差異（表觀遺傳差異（epigeneticdifference），表明了歲月），表明了歲月和環(huán)境在不斷影響著人類健康的一個重要途徑。和環(huán)境在不斷影響著人類健康的一個重要途徑。雙胞胎姐妹琳達和特雙胞胎姐妹琳達和特里里-杰米森杰米森4manelesteller和同事們檢測了和同事們檢測了40對單卵雙生雙對單卵雙生雙生子基因組中兩種主要的表觀遺傳修飾生子基因組中兩種主要的表觀遺傳修飾-dna甲基甲基化和組蛋白乙?；?。其中有化和組蛋白乙酰化。其中有65%的單卵雙生雙生子的單卵雙生雙生子的表觀遺傳學特性基本

31、保持一致，但仍然有著的表觀遺傳學特性基本保持一致，但仍然有著35%的單卵雙生雙生子存在顯著的區(qū)別。同時，他們的的單卵雙生雙生子存在顯著的區(qū)別。同時，他們的年紀和差異程度之間有著明顯的聯(lián)系。而且，表觀年紀和差異程度之間有著明顯的聯(lián)系。而且，表觀遺傳差別大小與雙生子間的分開時間長短及不同的遺傳差別大小與雙生子間的分開時間長短及不同的醫(yī)療經(jīng)歷之間也有著聯(lián)系。所以，隨著時間的推移，醫(yī)療經(jīng)歷之間也有著聯(lián)系。所以，隨著時間的推移，環(huán)境的因素似乎對表觀基因組環(huán)境的因素似乎對表觀基因組(epigenome)有著重要有著重要的影響。的影響。4一個重要的特征是，雙生子的差異性甲基化在一個重要的特征是，雙生子的差異

32、性甲基化在啟動子的啟動子的cpg島上也有發(fā)生，表明可能會對基因的島上也有發(fā)生，表明可能會對基因的表達有影響。這個結果用芯片分析得到了證實：但表達有影響。這個結果用芯片分析得到了證實：但是在是在3歲年紀的雙生子中，基因表達的特征基本保持歲年紀的雙生子中，基因表達的特征基本保持一致，但在一致，但在50歲的雙生子中差別就很大了。歲的雙生子中差別就很大了。4epigeneticdifferencesariseduringthelifetimeofmonozygotictwins4pnasjuly26,2005vol.102no.300604-106094wefoundthat,althoughtwinsareepigeneticallyindistinguishableduringtheearlyyearsoflife,oldermonozygoustwinsexhibitedremarkabledifferencesi