植物表觀遺傳調(diào)節(jié)模式

1、 植物表觀遺傳調(diào)節(jié)模式植物表觀遺傳調(diào)節(jié)模式 經(jīng)典遺傳學(xué)認(rèn)為，核酸是遺傳的分子基礎(chǔ)，生命的遺傳經(jīng)典遺傳學(xué)認(rèn)為，核酸是遺傳的分子基礎(chǔ)，生命的遺傳信息儲(chǔ)存在核酸的堿基序列。如人類基因組（信息儲(chǔ)存在核酸的堿基序列。如人類基因組（genomegenome）有）有2000020000多個(gè)基因，但在成人體內(nèi)的多個(gè)基因，但在成人體內(nèi)的200 200 種左右細(xì)胞中每種細(xì)種左右細(xì)胞中每種細(xì)胞內(nèi)都只有一部分特定基因會(huì)表達(dá)。通俗地說(shuō)，每個(gè)個(gè)體內(nèi)胞內(nèi)都只有一部分特定基因會(huì)表達(dá)。通俗地說(shuō)，每個(gè)個(gè)體內(nèi)雖然所有細(xì)胞都含相同的遺傳信息，雖然所有細(xì)胞都含相同的遺傳信息， 但由于基因表達(dá)模式但由于基因表達(dá)模式不同，這些本來(lái)由同一個(gè)

2、受精卵分裂而成的細(xì)胞經(jīng)過(guò)分化后不同，這些本來(lái)由同一個(gè)受精卵分裂而成的細(xì)胞經(jīng)過(guò)分化后成了具有不同功能和形態(tài)的細(xì)胞，從而組成了不同的組織和成了具有不同功能和形態(tài)的細(xì)胞，從而組成了不同的組織和器官。器官。這種這種DNA DNA 序列不發(fā)生改變的情況下，基因表達(dá)發(fā)生可序列不發(fā)生改變的情況下，基因表達(dá)發(fā)生可遺傳改變的現(xiàn)象，就被定義為表觀遺傳（遺傳改變的現(xiàn)象，就被定義為表觀遺傳（epigeneticepigenetic）現(xiàn)象。）現(xiàn)象。 在經(jīng)典遺傳學(xué)創(chuàng)立幾十年后，在經(jīng)典遺傳學(xué)創(chuàng)立幾十年后，Waddington 于于1942 年提出表觀遺傳學(xué)的概念，并將其定義為研究生物發(fā)育機(jī)年提出表觀遺傳學(xué)的概念，并將其定義

3、為研究生物發(fā)育機(jī)制的學(xué)科。最初，人們認(rèn)為表觀遺傳只是一種表型，但隨制的學(xué)科。最初，人們認(rèn)為表觀遺傳只是一種表型，但隨著生命科學(xué)研究的發(fā)展，基因組學(xué)不能解釋的問(wèn)題越來(lái)越著生命科學(xué)研究的發(fā)展，基因組學(xué)不能解釋的問(wèn)題越來(lái)越多，表觀遺傳學(xué)在這樣的情況下不斷發(fā)展。多，表觀遺傳學(xué)在這樣的情況下不斷發(fā)展。20 世紀(jì)世紀(jì)70 年年代中期，人們對(duì)表觀遺傳的理解開(kāi)始變化，代中期，人們對(duì)表觀遺傳的理解開(kāi)始變化，Holliday 對(duì)對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)表述，即現(xiàn)在廣為接受的表觀遺傳學(xué)概念其進(jìn)行了系統(tǒng)表述，即現(xiàn)在廣為接受的表觀遺傳學(xué)概念研究非研究非DNA 序列變化所致的可遺傳的基因表達(dá)變化。序列變化所致的可遺傳的基因表達(dá)變化

4、。在分子生物學(xué)空前發(fā)展的形勢(shì)下，在分子生物學(xué)空前發(fā)展的形勢(shì)下， 表觀遺傳學(xué)也在分子表觀遺傳學(xué)也在分子水平上得到了更為系統(tǒng)的研究，人們不僅發(fā)現(xiàn)了多種表觀水平上得到了更為系統(tǒng)的研究，人們不僅發(fā)現(xiàn)了多種表觀遺傳修飾方式，而且探究了其錯(cuò)綜復(fù)雜的生物學(xué)作用。表遺傳修飾方式，而且探究了其錯(cuò)綜復(fù)雜的生物學(xué)作用。表觀遺傳學(xué)現(xiàn)已成為生命科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，形成了觀遺傳學(xué)現(xiàn)已成為生命科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，形成了獨(dú)立的分支學(xué)科。獨(dú)立的分支學(xué)科。 表觀遺傳現(xiàn)象就是由表觀遺傳現(xiàn)象就是由環(huán)境因素環(huán)境因素引起的生物細(xì)胞內(nèi)遺引起的生物細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)變化的結(jié)果。在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，表觀遺傳學(xué)傳物質(zhì)變化的結(jié)果。在相當(dāng)長(zhǎng)一段

5、時(shí)間內(nèi)，表觀遺傳學(xué)的研究集中在的研究集中在甲基化（甲基化（methylationmethylation）、?。?、小RNARNA（small small RNARNA）和染色質(zhì)重塑（）和染色質(zhì)重塑（chromatin remodelingchromatin remodeling）等方面。等方面。此外，許多論文中描述了此外，許多論文中描述了副突變（副突變（paramutationparamutation）、親）、親代印記（代印記（parental imprintingparental imprinting）、性別相關(guān)的基因劑量）、性別相關(guān)的基因劑量補(bǔ)償效應(yīng)（補(bǔ)償效應(yīng)（gene dosage com

6、pensation effectgene dosage compensation effect）和轉(zhuǎn)基）和轉(zhuǎn)基因沉默（因沉默（transgene silencingtransgene silencing）等）等典型的表觀遺傳現(xiàn)象。典型的表觀遺傳現(xiàn)象。 表觀遺傳學(xué)的調(diào)節(jié)機(jī)制主要包括表觀遺傳學(xué)的調(diào)節(jié)機(jī)制主要包括: （1）DNA 甲基化（甲基化（DNA methylation）；）； （2）組蛋白修飾（）組蛋白修飾（histone modification）；）； （3）非編碼）非編碼RNA（noncoding RNA，ncRNA）作用等。）作用等。 這些調(diào)節(jié)模式易受環(huán)境影響，因此表觀遺傳學(xué)更加關(guān)注

7、這些調(diào)節(jié)模式易受環(huán)境影響，因此表觀遺傳學(xué)更加關(guān)注環(huán)境誘導(dǎo)的表觀遺傳變異。環(huán)境誘導(dǎo)的表觀遺傳變異。1 1 表觀遺傳調(diào)節(jié)模式表觀遺傳調(diào)節(jié)模式1.1 DNA 甲基化及其生理生化效應(yīng)甲基化及其生理生化效應(yīng) DNA 高度甲基化首先會(huì)影響高度甲基化首先會(huì)影響DNA結(jié)構(gòu)，進(jìn)而阻遏基因轉(zhuǎn)錄，結(jié)構(gòu)，進(jìn)而阻遏基因轉(zhuǎn)錄，引起基因沉默。引起基因沉默。 真核細(xì)胞內(nèi)甲基化狀態(tài)有真核細(xì)胞內(nèi)甲基化狀態(tài)有3 種：種：持續(xù)的低甲基化狀態(tài)持續(xù)的低甲基化狀態(tài)（如持家（如持家基因的甲基化）、基因的甲基化）、誘導(dǎo)的去甲基化狀態(tài)誘導(dǎo)的去甲基化狀態(tài)（如一些發(fā)育階段特異性（如一些發(fā)育階段特異性基因的修飾）和基因的修飾）和高度甲基化狀態(tài)高度甲基

8、化狀態(tài)（X 染色體的甲基化修飾）。染色體的甲基化修飾）。 DNA 甲基化的具體反應(yīng)過(guò)程是甲基化的具體反應(yīng)過(guò)程是DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶（甲基轉(zhuǎn)移酶（DNA Methyltransferase，DNMT）將將S-腺苷甲硫氨酸上的甲基轉(zhuǎn)移到腺苷甲硫氨酸上的甲基轉(zhuǎn)移到DNA 雙鏈中胞嘧啶的第雙鏈中胞嘧啶的第5 位碳原子上，位碳原子上， 形成形成5-甲基胞嘧啶（甲基胞嘧啶（5-mC）。）。 催化該反應(yīng)的催化該反應(yīng)的DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶主要有甲基轉(zhuǎn)移酶主要有4 種：種：DNMT1、DNMT3A、DNMT3B 和和DNMT3L。在在DNA 復(fù)制完成后，復(fù)制完成后，DNMT1 是催化甲基轉(zhuǎn)移是催化甲基轉(zhuǎn)移至新合成的

9、至新合成的DNA 鏈上的甲基化位點(diǎn)反應(yīng)中最主要的酶，這一現(xiàn)象稱為鏈上的甲基化位點(diǎn)反應(yīng)中最主要的酶，這一現(xiàn)象稱為維持甲基化維持甲基化（maintenance methylation）；）； 而而DNMT3A 和和DNMT3B 則負(fù)責(zé)催化核酸鏈上新的甲基化位點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)，稱為則負(fù)責(zé)催化核酸鏈上新的甲基化位點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)，稱為形成甲基化形成甲基化（de novo methylation）。）。DNMT3L 在在DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶家族中屬于不具有甲基轉(zhuǎn)移酶家族中屬于不具有甲基轉(zhuǎn)移酶活性的調(diào)節(jié)酶，其主要作用是調(diào)節(jié)其他甲基轉(zhuǎn)移酶的活性。甲基轉(zhuǎn)移酶活性的調(diào)節(jié)酶，其主要作用是調(diào)節(jié)其他甲基轉(zhuǎn)移酶的活性。 DNA 甲基

10、化主要發(fā)生在胞嘧啶和鳥(niǎo)苷酸（甲基化主要發(fā)生在胞嘧啶和鳥(niǎo)苷酸（CpG）二核酸中的胞嘧啶）二核酸中的胞嘧啶（C）上，）上，基因組中的基因組中的CpG 約有約有60%90%會(huì)發(fā)生甲基化會(huì)發(fā)生甲基化。在。在DNA 雙鏈中雙鏈中5-CpG-3 及其互補(bǔ)鏈中的及其互補(bǔ)鏈中的3-GpC-5 中的中的C 都會(huì)被甲基化，這些都會(huì)被甲基化，這些CpG 是是基因組中的維持甲基化位點(diǎn)?；蚪M中的維持甲基化位點(diǎn)。 在結(jié)構(gòu)基因的啟動(dòng)子或轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)有大量未甲基化的在結(jié)構(gòu)基因的啟動(dòng)子或轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)有大量未甲基化的CpG（在大約（在大約200bp 堿基對(duì)中堿基對(duì)中CpG 含量超過(guò)含量超過(guò)60%），），這些這些CpG 簇被稱為

11、簇被稱為CpG 島（島（CpG island）。）。如果如果CpG 島發(fā)生高甲基化，基因表達(dá)就會(huì)被完全抑制。島發(fā)生高甲基化，基因表達(dá)就會(huì)被完全抑制。DNA 甲甲基化對(duì)基因表達(dá)影響的機(jī)制已經(jīng)研究得較為透徹，基化對(duì)基因表達(dá)影響的機(jī)制已經(jīng)研究得較為透徹，甲基化會(huì)使甲基化會(huì)使DNA 雙鏈在雙鏈在三維結(jié)構(gòu)上發(fā)生變化，阻滯甲基化敏感的轉(zhuǎn)錄因子三維結(jié)構(gòu)上發(fā)生變化，阻滯甲基化敏感的轉(zhuǎn)錄因子（TFs， 包括包括E2F、CREB、AP2、cMyc/Myn、NF-kB、cMyb 和和ETS 等）等）的的DNA 結(jié)合活性。結(jié)合活性。與此同時(shí)，與此同時(shí)， 甲基化不敏感的甲基化不敏感的methyl-CpG 結(jié)合蛋白結(jié)合蛋

12、白（如（如Sp1、CTF 和和YY1 等）等）會(huì)結(jié)合在會(huì)結(jié)合在DNA 上，這些蛋白是轉(zhuǎn)錄抑制因子，它們都含有保守的甲基上，這些蛋白是轉(zhuǎn)錄抑制因子，它們都含有保守的甲基化化DNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域（結(jié)合結(jié)構(gòu)域（methylated DNAbindingdomain，MBD）。）。DNA 甲甲基化影響基因表達(dá)的方式如圖所示，選擇性地結(jié)合于甲基化基化影響基因表達(dá)的方式如圖所示，選擇性地結(jié)合于甲基化DNA 的特異轉(zhuǎn)的特異轉(zhuǎn)錄抑制子錄抑制子MeCP2（methyl-CpG binding protein 2），即甲基化），即甲基化CpG 結(jié)合結(jié)合蛋白，與組蛋白去乙?；福ǖ鞍?，與組蛋白去乙?；福╤iston

13、e deacetylase，HDAC）共存于一個(gè)復(fù)）共存于一個(gè)復(fù)合物中。合物中。 DNA 甲基化在生物體內(nèi)有多方面的重要生理意義。正常的甲甲基化在生物體內(nèi)有多方面的重要生理意義。正常的甲基化對(duì)于維持細(xì)胞的生長(zhǎng)及代謝等是必需的，具體的體現(xiàn)如維持基化對(duì)于維持細(xì)胞的生長(zhǎng)及代謝等是必需的，具體的體現(xiàn)如維持染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、基因印記、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、基因印記、X 染色體失活、細(xì)胞分化和胚胎發(fā)育等。染色體失活、細(xì)胞分化和胚胎發(fā)育等。1.2 組蛋白修飾及其生理生化效應(yīng)組蛋白修飾及其生理生化效應(yīng) 由于被修飾，一些蛋白失去活性，一些蛋白獲得活性，一些蛋白改變由于被修飾，一些蛋白失去活性，一些蛋白獲得活性，一些蛋白改變功能

14、，因此蛋白修飾是功能蛋白質(zhì)庫(kù)的功能，因此蛋白修飾是功能蛋白質(zhì)庫(kù)的“擴(kuò)增擴(kuò)增”因素。組蛋白修飾因素。組蛋白修飾（histone modifications）是表觀遺傳修飾的一種重要方式，具有特殊）是表觀遺傳修飾的一種重要方式，具有特殊的生理生化功能。的生理生化功能。 在細(xì)胞的生長(zhǎng)狀態(tài)下，在細(xì)胞的生長(zhǎng)狀態(tài)下，DNA 以染色質(zhì)形式存在于細(xì)胞核當(dāng)中。以染色質(zhì)形式存在于細(xì)胞核當(dāng)中。染色質(zhì)的基本染色質(zhì)的基本單位是核小體（單位是核小體（nucleosome），核小體由），核小體由145147 對(duì)對(duì)DNA 堿基纏繞在組蛋白堿基纏繞在組蛋白H2A、H2B、H3 和和H4 各各2 個(gè)單位組成的八聚體核心周圍而形成

15、，每個(gè)核小體間個(gè)單位組成的八聚體核心周圍而形成，每個(gè)核小體間由長(zhǎng)度約為由長(zhǎng)度約為60bp 的的DNA 連接連接，組蛋白，組蛋白H1 就結(jié)合在這些接頭就結(jié)合在這些接頭DNA（linker DNA）上。也就是說(shuō)，染色質(zhì)由上。也就是說(shuō)，染色質(zhì)由DNA 結(jié)合組蛋白形成的核小體串組成，結(jié)合組蛋白形成的核小體串組成， 組蛋白是染色組蛋白是染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)蛋白。組蛋白折疊基序（質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)蛋白。組蛋白折疊基序（folding domain）常位于）常位于C-端，參與組蛋端，參與組蛋白分子間互作并與白分子間互作并與DNA 纏繞有關(guān)。組蛋白的另一個(gè)重要結(jié)構(gòu)域稱為組蛋白尾纏繞有關(guān)。組蛋白的另一個(gè)重要結(jié)構(gòu)域稱為組蛋

16、白尾（histone tail），約占組全長(zhǎng)的），約占組全長(zhǎng)的25%，常位于，常位于N-端（但在組蛋白端（但在組蛋白H2A 則處于則處于C-端），可與端），可與DNA、調(diào)節(jié)蛋白、酶和其他染色質(zhì)蛋白相互作用，大部分的組蛋白翻、調(diào)節(jié)蛋白、酶和其他染色質(zhì)蛋白相互作用，大部分的組蛋白翻譯后修飾都發(fā)生在這個(gè)結(jié)構(gòu)域的第譯后修飾都發(fā)生在這個(gè)結(jié)構(gòu)域的第1538 個(gè)氨基酸殘基上。另外，組蛋白尾在染個(gè)氨基酸殘基上。另外，組蛋白尾在染色質(zhì)組裝和凝聚成高度有序結(jié)構(gòu)的過(guò)程中發(fā)揮重要作用，而染色質(zhì)的凝集程度會(huì)色質(zhì)組裝和凝聚成高度有序結(jié)構(gòu)的過(guò)程中發(fā)揮重要作用，而染色質(zhì)的凝集程度會(huì)直接影響直接影響DNA 復(fù)制、重組和轉(zhuǎn)錄。復(fù)

17、制、重組和轉(zhuǎn)錄。組蛋白結(jié)構(gòu)組蛋白結(jié)構(gòu) 組蛋白表觀遺傳修飾方式有組蛋白表觀遺傳修飾方式有甲基化（甲基化（methylation）、乙?；?、乙?；╝cetylation）、磷酸化（）、磷酸化（phosphorylation）、泛素化）、泛素化（ubiquitination）、）、SUMO 化（化（sumoylation）、腺苷酸化）、腺苷酸化（adenylation）、）、ADP-核糖基化（核糖基化（ADP-ribosylation）、生物素化）、生物素化（biotinylation）和脯氨酸異構(gòu)化（）和脯氨酸異構(gòu)化（proline isomerization）等，）等，這些這些修飾方式靈活地

18、影響著染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能，既可以阻遏也可以促進(jìn)基修飾方式靈活地影響著染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能，既可以阻遏也可以促進(jìn)基因的轉(zhuǎn)錄。因的轉(zhuǎn)錄。 參與組蛋白修飾的酶主要有參與組蛋白修飾的酶主要有組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶（組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶（histone methyltransferase，HMT）、組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（）、組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（histone acetyltransferase，HAT）、組蛋白激酶（）、組蛋白激酶（histone kinase）和組蛋白）和組蛋白泛素化酶（泛素化酶（histone ubiquitylase）等）等，這些酶是催化相應(yīng)的基團(tuán)結(jié)合到，這些酶是催化相應(yīng)的基團(tuán)結(jié)合到組蛋白氨基殘基上

19、所必需的酶。同時(shí)相應(yīng)地，組蛋白氨基殘基上所必需的酶。同時(shí)相應(yīng)地， 也有組蛋白去甲基化酶也有組蛋白去甲基化酶（histone demethylase，HDM）、組蛋白脫乙?；福ǎ?、組蛋白脫乙?；福╤istone deacetylase，HDAC）、組蛋白磷酸酶（）、組蛋白磷酸酶（histone phosphatase）和組）和組蛋白去泛素化酶（蛋白去泛素化酶（histone deubiquitylase），），這些酶可去除結(jié)合在組蛋這些酶可去除結(jié)合在組蛋白端氨基殘基上的分子基團(tuán)。白端氨基殘基上的分子基團(tuán)。 組蛋白翻譯后修飾類型多，且相互之間息息相關(guān)，彼此影組蛋白翻譯后修飾類型多，且相互之間息

20、息相關(guān)，彼此影響，響， 形成一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜但井然有序的網(wǎng)絡(luò)來(lái)影響基因的表形成一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜但井然有序的網(wǎng)絡(luò)來(lái)影響基因的表達(dá)。組蛋白翻譯后修飾影響基因表達(dá)的途徑有達(dá)。組蛋白翻譯后修飾影響基因表達(dá)的途徑有3種：種：（1）改變其周圍的環(huán)境）改變其周圍的環(huán)境（如電荷量和（如電荷量和pH 值等），增強(qiáng)或減值等），增強(qiáng)或減弱轉(zhuǎn)錄因子或轉(zhuǎn)錄輔因子與弱轉(zhuǎn)錄因子或轉(zhuǎn)錄輔因子與DNA 間的作用；間的作用； （2）直接改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)和凝集狀態(tài)）直接改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)和凝集狀態(tài)， 進(jìn)而影響蛋白間和蛋白與進(jìn)而影響蛋白間和蛋白與DNA 間的相互作用；間的相互作用；（3）作為信號(hào)影響下游蛋白）作為信號(hào)影響下游蛋白，進(jìn)而調(diào)控基因表達(dá)

21、。，進(jìn)而調(diào)控基因表達(dá)。 例如組蛋白乙?；?，當(dāng)乙?；Y(jié)合在組蛋白上時(shí)，就會(huì)中和后者例如組蛋白乙?；?，當(dāng)乙?；Y(jié)合在組蛋白上時(shí)，就會(huì)中和后者的正電荷，這樣組蛋白末端就能以比較弱的作用力結(jié)合在帶負(fù)電荷的正電荷，這樣組蛋白末端就能以比較弱的作用力結(jié)合在帶負(fù)電荷的的DNA 鏈上，鏈上， 這種寬松的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)便可以使特異轉(zhuǎn)錄因子等相關(guān)這種寬松的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)便可以使特異轉(zhuǎn)錄因子等相關(guān)蛋白與蛋白與DNA 結(jié)合。結(jié)合。 組蛋白乙?；腿ヒ阴；^(guò)程組蛋白乙?；腿ヒ阴；^(guò)程 組蛋白甲基化通常發(fā)生在組蛋白甲基化通常發(fā)生在組蛋白組蛋白H3 和和H4 N-末端的精氨酸（末端的精氨酸（Arg，R）和賴氨酸（）和賴氨酸（Ly

22、s，K）殘基上）殘基上，另外組蛋白的球狀結(jié)構(gòu)域有時(shí)也，另外組蛋白的球狀結(jié)構(gòu)域有時(shí)也會(huì)被甲基化。根據(jù)每一位點(diǎn)甲基化的程度不同，會(huì)被甲基化。根據(jù)每一位點(diǎn)甲基化的程度不同， 組蛋白甲基化形式組蛋白甲基化形式可被分為可被分為單甲基化、二甲基化和三甲基化單甲基化、二甲基化和三甲基化?；诩谆稽c(diǎn)和受作?；诩谆稽c(diǎn)和受作用基因的不同，組蛋白甲基化對(duì)基因表達(dá)的影響也不同。用基因的不同，組蛋白甲基化對(duì)基因表達(dá)的影響也不同。 組蛋白去甲基化組蛋白去甲基化 大量的研究證明大量的研究證明組蛋白修飾是一個(gè)動(dòng)態(tài)可逆的過(guò)程，基團(tuán)的添加和組蛋白修飾是一個(gè)動(dòng)態(tài)可逆的過(guò)程，基團(tuán)的添加和去除就是由一系列的酶催化反應(yīng)形成的。

23、去除就是由一系列的酶催化反應(yīng)形成的。一般的組蛋白修飾需要一個(gè)一般的組蛋白修飾需要一個(gè)或多個(gè)不同的共價(jià)修飾發(fā)生協(xié)同或拮抗作用，這些多樣性修飾及它們或多個(gè)不同的共價(jià)修飾發(fā)生協(xié)同或拮抗作用，這些多樣性修飾及它們時(shí)間和空間上的組合形成大量的特異信號(hào)，這些信號(hào)類似于密碼并可時(shí)間和空間上的組合形成大量的特異信號(hào)，這些信號(hào)類似于密碼并可被相應(yīng)的調(diào)節(jié)蛋白識(shí)別，影響一系列蛋白質(zhì)的活動(dòng)，從而調(diào)控真核生被相應(yīng)的調(diào)節(jié)蛋白識(shí)別，影響一系列蛋白質(zhì)的活動(dòng)，從而調(diào)控真核生物的基因表達(dá)，這就是物的基因表達(dá)，這就是“組蛋白密碼假說(shuō)組蛋白密碼假說(shuō)”（histone code hypothesis）。）。組蛋白密碼的組合變化繁多，因

24、此組蛋白共價(jià)修飾是組蛋白密碼的組合變化繁多，因此組蛋白共價(jià)修飾是精細(xì)、有序的基因表達(dá)和生理調(diào)控方式，研究清楚這樣的過(guò)程不論在精細(xì)、有序的基因表達(dá)和生理調(diào)控方式，研究清楚這樣的過(guò)程不論在理論上還是在實(shí)踐中都可能取得巨大的成果。理論上還是在實(shí)踐中都可能取得巨大的成果。1.3 非編碼非編碼RNA 及其生理生化作用及其生理生化作用 在復(fù)雜的生物體內(nèi)，基因表達(dá)受到很多因素影響。在高在復(fù)雜的生物體內(nèi)，基因表達(dá)受到很多因素影響。在高通量基因組水平的分析中，越來(lái)越多的證據(jù)表明非編碼通量基因組水平的分析中，越來(lái)越多的證據(jù)表明非編碼RNA 在調(diào)控基因表達(dá)過(guò)程中發(fā)揮了很大作用。在所有輸出的轉(zhuǎn)錄在調(diào)控基因表達(dá)過(guò)程中發(fā)

25、揮了很大作用。在所有輸出的轉(zhuǎn)錄本中，編碼蛋白的本中，編碼蛋白的RNA 數(shù)量不足數(shù)量不足1.5%，剩下的是，剩下的是非編碼非編碼RNA（noncoding RNA，ncRNA）。）。根據(jù)長(zhǎng)度分類，介導(dǎo)根據(jù)長(zhǎng)度分類，介導(dǎo)表觀遺傳修飾的表觀遺傳修飾的ncRNA 可分為可分為long ncRNA （lncRNA）和）和small ncRNA（sncRNA）。）。 lncRNA 指長(zhǎng)度超過(guò)指長(zhǎng)度超過(guò)200nt 的非編碼的非編碼RNA，其長(zhǎng)度范圍大概從，其長(zhǎng)度范圍大概從50kb 到幾百到幾百kb，其序列不具保守性，且不與任何目的基因同源，通過(guò)順式，其序列不具保守性，且不與任何目的基因同源，通過(guò)順式作用調(diào)節(jié)

26、基因表達(dá)，使之沉默。作用調(diào)節(jié)基因表達(dá)，使之沉默。 目前認(rèn)為目前認(rèn)為lncRNA 的來(lái)源途徑主要有：的來(lái)源途徑主要有： （1）蛋白編碼基因受多種因素作用而斷裂，形成）蛋白編碼基因受多種因素作用而斷裂，形成lncRNA； （2）染色質(zhì)重排中兩分開(kāi)區(qū)域緊密靠攏，形成）染色質(zhì)重排中兩分開(kāi)區(qū)域緊密靠攏，形成lncRNA； （3）非編碼基因轉(zhuǎn)錄形成）非編碼基因轉(zhuǎn)錄形成lncRNA； （4）小非編碼）小非編碼RNA 中某段序列多次復(fù)制形成中某段序列多次復(fù)制形成lncRNA； （5）轉(zhuǎn)錄因子中插入一段序列形成）轉(zhuǎn)錄因子中插入一段序列形成lncRNA 等。等。 這些這些lncRNAs 雖不編碼蛋白，但可調(diào)節(jié)表觀

27、遺傳過(guò)程。雖不編碼蛋白，但可調(diào)節(jié)表觀遺傳過(guò)程。sncRNA 長(zhǎng)度通常小于長(zhǎng)度通常小于30nt， 包括包括micro-RNA（miRNA）、）、small interfering RNA （siRNA） 和和piwi -interacting RNA（piRNA）。）。sncRNA 一般是在一般是在2 個(gè)水平上對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控：個(gè)水平上對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控： 轉(zhuǎn)錄水平，被稱為轉(zhuǎn)錄基因沉默（轉(zhuǎn)錄水平，被稱為轉(zhuǎn)錄基因沉默（transcriptional gene silencing，TGS）；）； 轉(zhuǎn)錄后水平，轉(zhuǎn)錄后水平， 即轉(zhuǎn)錄后基因沉默（即轉(zhuǎn)錄后基因沉默（post-TGS，PTGS）。）。 TG

28、S 抑制轉(zhuǎn)錄的發(fā)生是通過(guò)染色質(zhì)修飾和異染色質(zhì)化抑制轉(zhuǎn)錄的發(fā)生是通過(guò)染色質(zhì)修飾和異染色質(zhì)化（heterochromatinization），而），而PTGS 則通過(guò)降解則通過(guò)降解mRNA或阻止或阻止mRNA 翻譯來(lái)影響翻譯來(lái)影響RNA 的翻譯?？傊?，的翻譯?？傊?，TGS 和和PTGS最終都是使基因最終都是使基因沉默。沉默。sncRNA 調(diào)控基因表達(dá)的機(jī)理相對(duì)于調(diào)控基因表達(dá)的機(jī)理相對(duì)于lncRNA 來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單而且單一，來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單而且單一，因?yàn)椴徽撌且驗(yàn)椴徽撌荰GS 和和PTGS，其作用機(jī)制都是，其作用機(jī)制都是sncRNA 的序列與目的基因的序列與目的基因相匹配，兩者配對(duì)、結(jié)合使基因不能發(fā)生轉(zhuǎn)錄，或相匹

29、配，兩者配對(duì)、結(jié)合使基因不能發(fā)生轉(zhuǎn)錄，或mRNA 不能發(fā)生翻譯。不能發(fā)生翻譯。2 表觀遺傳調(diào)節(jié)的效應(yīng)表觀遺傳調(diào)節(jié)的效應(yīng)2.1 基因組印記基因組印記 在一個(gè)基因或基因組域上發(fā)生雙親來(lái)源信息的生化標(biāo)記的生物在一個(gè)基因或基因組域上發(fā)生雙親來(lái)源信息的生化標(biāo)記的生物學(xué)現(xiàn)象，叫做學(xué)現(xiàn)象，叫做基因組印記（基因組印記（genomic imprinting），），或遺傳印記、或遺傳印記、基因印記。所發(fā)生的基因印記。所發(fā)生的“印記印記”可以是可以是共價(jià)標(biāo)記（如共價(jià)標(biāo)記（如DNA甲基化），甲基化），也可以是也可以是非共價(jià)標(biāo)記（如非共價(jià)標(biāo)記（如DNA-蛋白質(zhì)互作、蛋白質(zhì)互作、DNA RNA互作和核基互作和核基因組定位

30、等），因組定位等）， 印記方式與整個(gè)細(xì)胞周期中維持雙親表觀記號(hào)的特印記方式與整個(gè)細(xì)胞周期中維持雙親表觀記號(hào)的特定核內(nèi)酶的作用有關(guān)?；蚪M印記使得基因依親代的不同而有不同定核內(nèi)酶的作用有關(guān)?；蚪M印記使得基因依親代的不同而有不同的表達(dá)，還可能導(dǎo)致細(xì)胞中兩個(gè)等位基因的一個(gè)表達(dá)而（不同親源的表達(dá)，還可能導(dǎo)致細(xì)胞中兩個(gè)等位基因的一個(gè)表達(dá)而（不同親源的）另一個(gè)不表達(dá)。的）另一個(gè)不表達(dá)。2.2 母性效應(yīng)母性效應(yīng) 母性效應(yīng)（母性效應(yīng)（maternal effect），或稱母性影響，是指子代某一），或稱母性影響，是指子代某一性狀的表型由母體核基因型決定，性狀的表型由母體核基因型決定， 而不受本身基因型支配。而

31、不受本身基因型支配。有名的例子是椎實(shí)螺（有名的例子是椎實(shí)螺（pond snail）的螺殼，有左旋和右旋之）的螺殼，有左旋和右旋之分，旋轉(zhuǎn)方向的遺傳符合母性效應(yīng)。分，旋轉(zhuǎn)方向的遺傳符合母性效應(yīng)。 母性效應(yīng)常與印記效應(yīng)相關(guān)，研究表明相關(guān)基因的差異性甲基化、母性效應(yīng)常與印記效應(yīng)相關(guān)，研究表明相關(guān)基因的差異性甲基化、磷酸化以及選擇性的蛋白互作與母性效應(yīng)的形成和維持有很大關(guān)系。磷酸化以及選擇性的蛋白互作與母性效應(yīng)的形成和維持有很大關(guān)系。2.3 基因沉默基因沉默 基因沉默（基因沉默（gene silencing）也稱基因沉寂，是真核生物細(xì)）也稱基因沉寂，是真核生物細(xì)胞基因表達(dá)調(diào)節(jié)的重要手段之一?；虺聊?/p>

32、緣于異染色質(zhì)胞基因表達(dá)調(diào)節(jié)的重要手段之一?；虺聊＞売诋惾旧|(zhì)（heterochromatin）形成，被沉默的基因區(qū)段高度濃縮。受控于）形成，被沉默的基因區(qū)段高度濃縮。受控于ncRNA 的的RNAi（RNA 干擾）與轉(zhuǎn)錄后基因沉默在分子層次上干擾）與轉(zhuǎn)錄后基因沉默在分子層次上實(shí)際是同一現(xiàn)象?；虺聊姆磻?yīng)過(guò)程包括實(shí)際是同一現(xiàn)象?；虺聊姆磻?yīng)過(guò)程包括組蛋白組蛋白N-端賴端賴氨酸殘基的去乙?；?、甲基化修飾、以及甲基化組蛋白與氨酸殘基的去乙?；?、甲基化修飾、以及甲基化組蛋白與其結(jié)合蛋白（其結(jié)合蛋白（MBP）誘發(fā)異染色質(zhì)形成等。）誘發(fā)異染色質(zhì)形成等。 基因沉默一方面是遺傳修飾生物實(shí)用化、商品化

33、的障礙，另一方基因沉默一方面是遺傳修飾生物實(shí)用化、商品化的障礙，另一方面也是生物抗逆性（如植物抗病毒）的重要反應(yīng)，為植物工程育種等面也是生物抗逆性（如植物抗病毒）的重要反應(yīng)，為植物工程育種等提供了策略（例如提供了策略（例如RNA 介導(dǎo)病毒抗性技術(shù)的發(fā)展）。介導(dǎo)病毒抗性技術(shù)的發(fā)展）。2.4 核仁顯性核仁顯性 核仁顯性（核仁顯性（nucleolar dominance）指在動(dòng)植物雜合體中，）指在動(dòng)植物雜合體中，核核糖體位點(diǎn)基因受到抑制，糖體位點(diǎn)基因受到抑制， 使染色體遺傳自父母中的一方，而表現(xiàn)出使染色體遺傳自父母中的一方，而表現(xiàn)出的顯性效應(yīng)。的顯性效應(yīng)。其機(jī)理是，來(lái)自父或母方的其機(jī)理是，來(lái)自父或母

34、方的RNA 聚合酶聚合酶I 在核糖體在核糖體RNA（rRNA）基因轉(zhuǎn)錄過(guò)程中呈現(xiàn)出可逆的沉默。由于）基因轉(zhuǎn)錄過(guò)程中呈現(xiàn)出可逆的沉默。由于rRNA 基基因跨越數(shù)百萬(wàn)因跨越數(shù)百萬(wàn)bp， 成簇存在于核仁組織區(qū)，不難理解核仁顯性是成簇存在于核仁組織區(qū)，不難理解核仁顯性是染色體沉默中的一種主要機(jī)制，本質(zhì)上是染色體沉默中的一種主要機(jī)制，本質(zhì)上是rRNA 染色質(zhì)因化學(xué)修飾染色質(zhì)因化學(xué)修飾而沉默的結(jié)果，而沉默的結(jié)果， 但具體機(jī)制并沒(méi)有定論。由于核仁顯型，雜交動(dòng)植但具體機(jī)制并沒(méi)有定論。由于核仁顯型，雜交動(dòng)植物中整組親代物中整組親代rRNA 基因可能被關(guān)閉。基因可能被關(guān)閉。2.5 表觀遺傳修飾的其他效應(yīng)表觀遺傳修

35、飾的其他效應(yīng) 染色質(zhì)重塑（染色質(zhì)重塑（chromosome remodeling）：）：核小體在真核小體在真核細(xì)胞核細(xì)胞DNA 上重新定位的過(guò)程，上重新定位的過(guò)程， 引起染色質(zhì)變化，與組蛋引起染色質(zhì)變化，與組蛋白修飾和核小體結(jié)構(gòu)改變有關(guān)；白修飾和核小體結(jié)構(gòu)改變有關(guān)； 副突變（副突變（paramutation）：）：是指一個(gè)等位基因可以使其同是指一個(gè)等位基因可以使其同源基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生穩(wěn)定可遺傳變化的途徑，涉及配子與合子源基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生穩(wěn)定可遺傳變化的途徑，涉及配子與合子之間的之間的RNA 轉(zhuǎn)移；轉(zhuǎn)移； RNA 編輯（編輯（RNA editing）：）：基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA 分子分

36、子中，因核苷酸缺失、插入或置換，而造成轉(zhuǎn)錄物序列不與基中，因核苷酸缺失、插入或置換，而造成轉(zhuǎn)錄物序列不與基因編碼序列互補(bǔ)，產(chǎn)生不同于基因編碼信息的蛋白質(zhì)氨基酸因編碼序列互補(bǔ)，產(chǎn)生不同于基因編碼信息的蛋白質(zhì)氨基酸組成的現(xiàn)象；組成的現(xiàn)象； 休眠轉(zhuǎn)座子激活（休眠轉(zhuǎn)座子激活（dormant transposon activation）：）：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)座子重新進(jìn)行轉(zhuǎn)座，使插入位點(diǎn)失活。也是研究較多的表觀座子重新進(jìn)行轉(zhuǎn)座，使插入位點(diǎn)失活。也是研究較多的表觀遺傳修飾效應(yīng)。遺傳修飾效應(yīng)。3 植物表觀遺傳學(xué)研究植物表觀遺傳學(xué)研究 在一定范圍內(nèi)，在一定范圍內(nèi)， 植物表觀遺傳學(xué)的相關(guān)進(jìn)展相當(dāng)突出。植物表觀遺傳學(xué)的相關(guān)進(jìn)展

37、相當(dāng)突出。表觀遺傳學(xué)的一些重要現(xiàn)象，如轉(zhuǎn)基因沉默、副突變等最表觀遺傳學(xué)的一些重要現(xiàn)象，如轉(zhuǎn)基因沉默、副突變等最初就是在植物體系中發(fā)現(xiàn)的。植物表觀遺傳學(xué)也有一些獨(dú)初就是在植物體系中發(fā)現(xiàn)的。植物表觀遺傳學(xué)也有一些獨(dú)特之處，如特之處，如DNA 甲基化的種類和調(diào)控甲基化的種類和調(diào)控DNA 甲基化的酶類甲基化的酶類等。植物表觀遺傳學(xué)特異性現(xiàn)象和機(jī)制的揭示是理解表觀等。植物表觀遺傳學(xué)特異性現(xiàn)象和機(jī)制的揭示是理解表觀遺傳學(xué)全貌的重要內(nèi)容。遺傳學(xué)全貌的重要內(nèi)容。3.1 植物轉(zhuǎn)基因沉默植物轉(zhuǎn)基因沉默 目前許多種轉(zhuǎn)基因植物已經(jīng)問(wèn)世，有的已經(jīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但所目前許多種轉(zhuǎn)基因植物已經(jīng)問(wèn)世，有的已經(jīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但所

38、轉(zhuǎn)入的目的基因沉默而不表達(dá)，或不穩(wěn)定、不完全表達(dá)已經(jīng)成為植物轉(zhuǎn)入的目的基因沉默而不表達(dá)，或不穩(wěn)定、不完全表達(dá)已經(jīng)成為植物遺傳改良的突出障礙；沉默基因的消除是一個(gè)重要的課題。轉(zhuǎn)基因沉遺傳改良的突出障礙；沉默基因的消除是一個(gè)重要的課題。轉(zhuǎn)基因沉默就是轉(zhuǎn)基因失活，默就是轉(zhuǎn)基因失活， 指的是當(dāng)把外源基因?qū)肷矬w內(nèi)時(shí)，相應(yīng)序指的是當(dāng)把外源基因?qū)肷矬w內(nèi)時(shí)，相應(yīng)序列內(nèi)源基因被抑制而不能表達(dá)的基因調(diào)控現(xiàn)象。轉(zhuǎn)基因沉默屬于同源列內(nèi)源基因被抑制而不能表達(dá)的基因調(diào)控現(xiàn)象。轉(zhuǎn)基因沉默屬于同源性決定的或重復(fù)序列誘導(dǎo)的基因失活。此時(shí)，其他基因并不受影響；性決定的或重復(fù)序列誘導(dǎo)的基因失活。此時(shí)，其他基因并不受影響；沉

39、默基因恢復(fù)表達(dá)活性的時(shí)機(jī)是所轉(zhuǎn)入外源基因與內(nèi)源同源基因重組沉默基因恢復(fù)表達(dá)活性的時(shí)機(jī)是所轉(zhuǎn)入外源基因與內(nèi)源同源基因重組分離或減數(shù)分裂分離之后。分離或減數(shù)分裂分離之后。 植物轉(zhuǎn)基因沉默發(fā)現(xiàn)于植物轉(zhuǎn)基因沉默發(fā)現(xiàn)于1990 年，研究人員在將查爾酮合成酶年，研究人員在將查爾酮合成酶（chalcone synthase）基因向紫色矮牽牛（）基因向紫色矮牽牛（Petunia）中轉(zhuǎn)移時(shí)，）中轉(zhuǎn)移時(shí)，發(fā)現(xiàn)外源基因與內(nèi)源同源查爾酮合成酶基因一起發(fā)生了抑制（共抑發(fā)現(xiàn)外源基因與內(nèi)源同源查爾酮合成酶基因一起發(fā)生了抑制（共抑制，制，co-suppression）。后來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)植物受病毒侵染也會(huì)造成）。后來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)植

40、物受病毒侵染也會(huì)造成基因沉默，與上述轉(zhuǎn)基因沉默一樣屬于轉(zhuǎn)錄后基因沉默（基因沉默，與上述轉(zhuǎn)基因沉默一樣屬于轉(zhuǎn)錄后基因沉默（post-transcription gene silencing，PTGS）。）。 20 世紀(jì)末到世紀(jì)末到21 世紀(jì)初的大量研究成果隨轉(zhuǎn)基因沉默的發(fā)現(xiàn)而世紀(jì)初的大量研究成果隨轉(zhuǎn)基因沉默的發(fā)現(xiàn)而產(chǎn)生。人們?cè)诜戳x基因誘導(dǎo)果蠅（產(chǎn)生。人們?cè)诜戳x基因誘導(dǎo)果蠅（Drosophila）pal-1 基因沉默的基因沉默的研究中發(fā)現(xiàn)了研究中發(fā)現(xiàn)了雙鏈雙鏈RNA（dsRNA）可致基因沉默）可致基因沉默，隨即又在線蟲(chóng)，隨即又在線蟲(chóng)（Caenorhabditis elegans）中發(fā)現(xiàn)）中發(fā)現(xiàn)ds

41、RNA 比單鏈的反義比單鏈的反義RNA（antisense RNA）能更有效誘導(dǎo)基因失活，于是產(chǎn)生了）能更有效誘導(dǎo)基因失活，于是產(chǎn)生了RNA 干擾干擾（RNA interference，RNAi；即；即RNA 介導(dǎo)的基因沉默）的概念：介導(dǎo)的基因沉默）的概念：這是一種這是一種PTGS 式的基因調(diào)節(jié)模式，其中非編碼式的基因調(diào)節(jié)模式，其中非編碼dsRNA 分子（小分子（小干擾干擾RNA, small interfering RNA，siRNA) 介導(dǎo)靶介導(dǎo)靶mRNA 的序列的序列特異性降解。特異性降解。siRNAs 是是2123 個(gè)核苷酸的個(gè)核苷酸的dsRNA，含有對(duì)稱的，含有對(duì)稱的23 個(gè)核苷酸的

42、個(gè)核苷酸的3 突出末端，并有突出末端，并有5和和3 羥基端。羥基端。 siRNA 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 發(fā)生發(fā)生RNAi 時(shí)，時(shí)， 長(zhǎng)的長(zhǎng)的dsRNA 分子被分子被Dicer 酶裂解，酶裂解， 產(chǎn)生產(chǎn)生siRNA。隨即，隨即，siRNA 分子摻入一個(gè)多蛋白因子的分子摻入一個(gè)多蛋白因子的RNA 誘導(dǎo)沉默復(fù)合體誘導(dǎo)沉默復(fù)合體（multiprotein RNA-inducing silencing complex，RISC）中；）中；dsRNA 解鏈，其中的反義鏈（解鏈，其中的反義鏈（anti-sense strand）引導(dǎo)）引導(dǎo)RISC到互補(bǔ)到互補(bǔ)的的mRNA 上，上， 執(zhí)行后續(xù)的核酸內(nèi)切裂解反應(yīng)（執(zhí)行后

43、續(xù)的核酸內(nèi)切裂解反應(yīng)（endonucleolytic cleavage）。）。 植物的轉(zhuǎn)基因沉默可以發(fā)生在植物的轉(zhuǎn)基因沉默可以發(fā)生在DNA 水平（位置效應(yīng)，水平（位置效應(yīng)，position effect）、轉(zhuǎn)錄水平（轉(zhuǎn)錄失活，）、轉(zhuǎn)錄水平（轉(zhuǎn)錄失活，transcription inactivation）和）和轉(zhuǎn)錄后水平（轉(zhuǎn)錄后基因沉默，轉(zhuǎn)錄后水平（轉(zhuǎn)錄后基因沉默，PTGS）。）。 由于所轉(zhuǎn)入的外源基因向宿主基因組的插入具有隨機(jī)性，若插由于所轉(zhuǎn)入的外源基因向宿主基因組的插入具有隨機(jī)性，若插入到轉(zhuǎn)錄不活躍區(qū)，就會(huì)發(fā)生位置效應(yīng)所致基因低表達(dá)或不表達(dá)。入到轉(zhuǎn)錄不活躍區(qū)，就會(huì)發(fā)生位置效應(yīng)所致基因低表達(dá)或

44、不表達(dá)。在染色質(zhì)中，在染色質(zhì)中， 兩個(gè)核基質(zhì)結(jié)合區(qū)（兩個(gè)核基質(zhì)結(jié)合區(qū)（nuclear matrix attachment region，MAR）間的基因片段被界定成一個(gè)獨(dú)立的染色質(zhì)環(huán)，作為）間的基因片段被界定成一個(gè)獨(dú)立的染色質(zhì)環(huán)，作為隔離子（隔離子（insulator）阻止附近順式調(diào)控元件對(duì)環(huán)內(nèi)基因表達(dá)的干擾。）阻止附近順式調(diào)控元件對(duì)環(huán)內(nèi)基因表達(dá)的干擾。當(dāng)轉(zhuǎn)基因在受體基因組內(nèi)整合后，有可能在當(dāng)轉(zhuǎn)基因在受體基因組內(nèi)整合后，有可能在MAR 作用下形成環(huán)形作用下形成環(huán)形結(jié)構(gòu)單元。這可以解釋結(jié)構(gòu)單元。這可以解釋DNA水平轉(zhuǎn)基因沉默的成因及提高轉(zhuǎn)基因表水平轉(zhuǎn)基因沉默的成因及提高轉(zhuǎn)基因表達(dá)水平的機(jī)理。達(dá)水

45、平的機(jī)理。 轉(zhuǎn)基因所形成的轉(zhuǎn)基因所形成的DNA 異位配對(duì)可造成異位配對(duì)可造成異染色質(zhì)化或從頭甲基化異染色質(zhì)化或從頭甲基化，進(jìn)而抑制轉(zhuǎn)錄，這一效應(yīng)也可由進(jìn)而抑制轉(zhuǎn)錄，這一效應(yīng)也可由DNA-RNA 協(xié)同協(xié)同作用造成。這就誘發(fā)作用造成。這就誘發(fā)了轉(zhuǎn)錄水平的基因沉默。了轉(zhuǎn)錄水平的基因沉默。 甲基化是活細(xì)胞中最常見(jiàn)的甲基化是活細(xì)胞中最常見(jiàn)的DNA 共價(jià)修飾形式，共價(jià)修飾形式， 通常發(fā)生于通常發(fā)生于GC 和和GNC序列的序列的C 上，幾乎所有植物轉(zhuǎn)基因沉默都與啟動(dòng)子甲基化有關(guān)；上，幾乎所有植物轉(zhuǎn)基因沉默都與啟動(dòng)子甲基化有關(guān)；GC 和和GNC 序列的序列的C 上的甲基化雖不是轉(zhuǎn)錄水平的轉(zhuǎn)基因沉默的前提，上的甲基化雖不是轉(zhuǎn)錄水平的轉(zhuǎn)基因沉默的前提， 但卻是維持這種沉默的必要方式。另外，但卻是維持這種沉默的必要方式。另外，多拷貝重復(fù)基因在宿主基因多拷貝重復(fù)基因在宿主基因組內(nèi)的整合，形成異位配對(duì)，引起基因組防御系統(tǒng)識(shí)別而被甲基化或組內(nèi)的整合，形成異位配對(duì)，引起基因組防御系統(tǒng)識(shí)別而被甲基化或造成異染色質(zhì)化；造成異染色質(zhì)化； 轉(zhuǎn)基因受染色體包裝影響，轉(zhuǎn)錄因子的接觸機(jī)會(huì)發(fā)轉(zhuǎn)基因受染色體包裝影響，轉(zhuǎn)錄因子的接觸機(jī)會(huì)發(fā)生改變等，均是造成轉(zhuǎn)錄水平轉(zhuǎn)基因失活的可能機(jī)理。生改變等，均是造成轉(zhuǎn)錄水平轉(zhuǎn)基因失活的可能