動物遺傳學：第十章 真核生物的遺傳分析

第十章真核生物的遺傳分析本章要掌握的主要內(nèi)容第一節(jié) 真核生物基因組及其復雜性真核生物基因組的特點，重復序列的分類，DNA序列分析方法與結(jié)構(gòu)基因組學第二節(jié) 基因家族基因家族的類型，基因家族的特點第三節(jié) 表觀遺傳學第四節(jié) 遺傳標記第一節(jié) 真核生物基因組及其復雜性一、真核生物基因組的特點真核生物基因組（EukaryoticGenome,EG）與原核生物基因組（ProkaryoticGenome,PG）相比有很大差異：（1）EG位于細胞核中，由數(shù)條具有多級空間結(jié)構(gòu)的染色體組成；（2）具有多個復制起點，基因內(nèi)有內(nèi)含子；（3）存在著大量的非編碼DNA序列；（4）編碼蛋白質(zhì)的基因多位于單拷貝序列中，同時還有大量的重復序列；（5）具有基因簇和基因家族；（6）具有生命所必須的細胞器基因組二、重復序列的分類（一）單一序列（Uniquesequence）又稱：非重復序列（nonrepetitivesequence）在基因組中只有一個或幾個拷貝的DNA 序列，大多數(shù)結(jié)構(gòu)基因都屬于這一燈（二）重復序列1、串聯(lián)重復DNA序列只存在于真核基因組，由2~200bp的重復單位組成衛(wèi)星DNA（SatelliteDNA）：在進行密度梯度離心時，某些高度重復DNA序列由于堿基組成和浮力密度與主體DNA有區(qū)別，會形成一系列的衛(wèi)星帶主帶：多由單拷貝序列組成，GC含量接近于基因組均值隱蔽衛(wèi)星DNA可變數(shù)目串聯(lián)重復序列Variablenumberoftandemrepeat,VNTR衛(wèi)星DNA中，有一類重復單位在11~60bp，總長度為幾百到幾千bp的重復序列，多位于近端粒處根據(jù)重復單位的大小又可分為：衛(wèi)星DNA、小衛(wèi)星DNA和微衛(wèi)星DNA三類，這類DNA多不具備轉(zhuǎn)錄能力衛(wèi)星DNA一般位于異染色質(zhì)區(qū)，通常位于著絲粒在染色體中可能有某種結(jié)構(gòu)功能長度為100kb~數(shù)Mb小衛(wèi)星DNA核心重復序列由10~25bp組成總長度為0.1~30kb多位于靠近染色體末端的區(qū)域，也稱端粒小衛(wèi)星，微衛(wèi)星DNA由1~6個核苷酸為核心序列分散于整個基因組總長度<150bp三、DNA序列分析方法DNA測序技術(shù)早在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)(WatsonandCrick,1953)發(fā)現(xiàn)后不久就有報導(Whitfeld,1954)，當時的測序的方法為降解法(sequencingbydegradation,SbD)，但由于操作復雜，并沒有形成規(guī)模化的應用。1965，Cornall大學以S．W．Holle，為首的科學家小組，首次完成75個核苷酸的酵母丙氨酸t(yī)RNA的全序列測定。即利用各種RNA酶把tRNA降解成寡核苷酸，經(jīng)分離純化后，再分別測定短片段順序。1968年華裔生物化學、生物學家吳瑞博士（Dr．RayWu）獨創(chuàng)性地設(shè)計出一種嶄新的引物一延伸測序策略，并于1971年首次成功地測定了λ噬菌體兩個COS末端的完整序列；1977，F(xiàn).Sanger在該策略的基礎(chǔ)上，發(fā)展出了快速測定DNA序列的末端中止法；K.Mullis采納他的方法，完善了PCR擴增DNA的方法；M．Smith發(fā)明了堿基定點突變技術(shù)。這三位科學家全都獲得了諾貝爾獎。Sanger等(1977)：末端終止法，該技術(shù)引入了聚合酶和測序膠，使DNA測序走向了大規(guī)模實用化。經(jīng)過Melamede,1985;Cheesman,1991;Metzkeretal.,1994等，改良后成為迄今為止應用最為廣泛的測序技術(shù)。隨著技術(shù)的改進和創(chuàng)新(Juetal.,2000;Church,2002;Barnesetal.,2002;Mitraetal.,2003)，聚合酶測序法又有了新的發(fā)展。另外，還有許多其他的測序策略：如連接酶測序法(sequencingbyligation,SbL)(Whiteleyetal.,1984;LandegrenandHood,1988;Drmanac,1992)、焦磷酸測序法(pyrosequencing)(Hyman,1988)雜交測序法(sequencingbyhybridization,SbH)(Drmanacetal.,1989;1998;2001)隨著基因組計劃和基因組學的進展，對原有技術(shù)的改造和新技術(shù)的發(fā)明，促使了新一代測序(nextgenerationsequencing,NGS)理念和測序儀的誕生，基因組學和功能基因組學進入了一個低成本、大規(guī)模、高通量測序的時代。1、Sanger測序法

雙脫氧末端終止法利用DNA聚合酶的兩種酶催反應特性：1、利用單鏈DNA模板，合成DNA互補鏈；2、利用2’，3’雙脫氧核苷三磷酸作底物，參入到寡核酸鏈的末端，從而終止DNA鏈的生長。有時也稱引物合成法，或酶催引物合成法。反應：同時加入引物和模板、DNA聚合酶1、一種ddNTP、以及四種dNTP（有一種帶放射性標記）。變性膠電泳分離反應混合物。放射自顯影術(shù)，檢測單鏈DNA片段的放射性帶。結(jié)果判讀，從放射性X光底片上，直接讀出DNA的核酸順序。GTACGTTGACGCCddATPddTTPddGTPddCTPddCTP

ddATP

ddGTP

ddTTPAGTCAGGATCACC在實際的DNA合成反應中，使用失去了5’→3’核酸外切酶活性的DNA聚合酶I的Klenow大片段。適當?shù)卣{(diào)整ddNTP和dNTP的比例，便能夠獲得良好的電泳譜帶模式。dNTP／ddNTP=1：100時，譜帶分離效果較佳，可讀出多于200個以上的核苷酸順序。dNTP／ddNTP=1：100時，譜帶分離效果較佳，可讀出多于200個以上的核苷酸順序。2、化學降解法1977年由美國哈佛大學的A．M．Maxam和W．Gilbert發(fā)明，于1980年獲得諾貝爾化學獎原理1、利用末端標記使待測DNA帶放射性，2、利用不同化學藥品使DNA分別在特定堿基處斷裂，3、變性聚丙烯酰胺凝膠電泳分離各組大小不同的DNA片段，根據(jù)特定的斷裂位置讀出DNA序列第二節(jié) 基因家族真核基因組中來源相同，結(jié)構(gòu)相似，功能相關(guān)的一組基因?？赡苡赡骋还餐嫦然?ancestralgene)經(jīng)重復(duplication)和突變產(chǎn)生。家族成員可以分布于不同染色體上可集中于一條染色體上，串聯(lián)排列在一起，形成基因簇(genecluster)有些成員不產(chǎn)生有功能的基因產(chǎn)物，這種基因稱為假基因(Pseudogene)根據(jù)分布形式分基因簇和散布的基因家族：A基因簇（genecluster）基因家族的各個成員緊密成簇排列成大段的串聯(lián)重復單位，分布在某一條染色體的特殊區(qū)域；它們可同時發(fā)揮作用，合成某些蛋白質(zhì)。如組蛋白基因家族聚集在第7號染色體長臂3區(qū)內(nèi)Histonegenefamily

組蛋白基因家族假基因（pseudogene）：具有與功能基因相似的序列，但由于有許多突變以致失去了原有的功能，所以假基因是沒有功能的基因，用ψ表示。來源：一般認為是由mRNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA，然后整合在基因組中，假基因不含內(nèi)含子。B散布的基因家族（interspersedgenefamily）概念：一個基因家族的不同成員成簇地分布不同染色體上，各成員在序列上有明顯差異。這些不同成員編碼一組功能上緊密相關(guān)的蛋白質(zhì)，如珠蛋白基因家族。根據(jù)基因家族在基因組中的復雜程度分類1）簡單基因家族◆特點：家族成員串聯(lián)排列在一起組成一個轉(zhuǎn)錄單位◆代表:

rRNA基因家族

(重復單元28S、18S、5.8s-rRNA)2）復雜基因家族◆特點：相關(guān)基因家族排列在一起，之間有間隔序列，獨立的轉(zhuǎn)錄單位◆代表:

組蛋白基因家族間隔區(qū)3）發(fā)育相關(guān)復雜基因家族◆特點：分布在不同的染色體上獨立的轉(zhuǎn)錄單位基因順序與表達順序相關(guān)◆代表:珠蛋白基因家族根據(jù)基因家族成員序列的相似程度分類A經(jīng)典的基因家族，家族成員序列有高度的同源性，序列一致，拷貝數(shù)高，非轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)短而一致。B基因家族各成員的編碼產(chǎn)物保守（大段的高度保守氨基酸序列）；只是DNA序列的相似性低。C基因家族各成員的編碼產(chǎn)物之間只有很短的保守氨基酸序列，DNA序列的相似性更低。D超基因家族，各基因序列之間無同源性，但其基因產(chǎn)物的功能相似。編碼產(chǎn)物之間也無明顯的保守氨基酸序列，但也有一些共同特征。第三節(jié)表觀遺傳學Epigenetics——TheScienceOfChangeEpigenetics

Epigeneticsreferstoheritable

changesinphenotypeorgeneexpressioncausedbymechanismsotherthanchangesintheunderlyingDNAsequence。KouzaridesT.Cell.2007;128:693–705.Eccleston,A.,etal.,Epigenetics.Nature,2007.447(7143):p.395-395.表觀遺傳學表遺傳主要研究非DNA序列變化引起的可遺傳的基因表達調(diào)控變化?；蛘哒f是研究從基因演繹為表型的過程和機制的一門新興的遺傳學分支。思考：動物性狀與基因的關(guān)系？表遺傳學的含義①可遺傳，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間遺傳；②基因表達的改變；③沒有DNA序列的變化或不能用序列的變化來解釋。SpermandeggAnepigeneticprogramiscrucialduringdevelopmentCamposEI,ReinbergD.AnnuRevGenet.2009;43:559–99.Epigeneticstabilityisessentialtomaintainallfunctionsofeachspecificcelltypeduringtheorganism’slifeCamposEI,ReinbergD.AnnuRevGenet.2009;43:559–99.NeuronCellsTheskincellsoftheepidermis.Adipocyte

MuscleCellsHaircellRodsCellsStemCellZygoteSpermandeggDNA甲基化與組蛋白修飾染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對基因表達的調(diào)控主要是通過DNA甲基化修飾和組蛋白翻譯后修飾進行的。這些組蛋白修飾是位點特異性的，一起構(gòu)成了所謂的“組蛋白密碼”

。Eccleston,A.,etal.,Epigenetics.Nature,2007.447(7143):p.395-395.Jenuwein,T.andC.D.Allis,Translatingthehistonecode.Science,2001.293(5532):p.1074-1080.表遺傳機制染色質(zhì)結(jié)構(gòu)重塑劑量補償效應（X染色體失活）基因組印跡HistoneMethylatedDNAEpigeneticRegulationofGeneExpressionAdaptedfromLundandLohuizenGenesDev2004HistoneModificationsHistoneModificationStatusCorrelateswithTranscriptionalActivityGeneactivationcorrelatedwithH3-K9acetylation

GenesilencingassociatedwithH3-K9methylation一、DNA甲基化DNMT1SAMS-腺苷甲硫氨酸胞嘧啶5-甲基胞嘧啶胞嘧啶甲基化反應

（一）CpG島的甲基化CpGislands：GC含量應達到55%、富含CpG二核苷酸，DNA序列長度≥500bp，往往分布在基因的5’端區(qū)域，也可延伸到外顯子區(qū)。人類基因組中70%的5mC發(fā)生在CpG島（二）DNA甲基化與基因轉(zhuǎn)錄活性在原核生物中：甲基化與非甲基化基因的轉(zhuǎn)錄活性相差103倍在真核細胞中：特別是在高等生物體內(nèi)可達106倍女性一條X染色體處于失活狀態(tài)哺乳動物通過不同的甲基化水平調(diào)節(jié)不同發(fā)育節(jié)段的基因轉(zhuǎn)錄劑量補償效應真核生物的異染色質(zhì)高度凝聚，不具轉(zhuǎn)錄活性。在哺乳動物中，細胞質(zhì)中的某些調(diào)節(jié)因子能使兩條X染色體中的一條異染色質(zhì)化。只有一條X染色體具有活性，這樣就使得雌、雄動物之間雖然X染色體的數(shù)量不同，但X染色體上基因產(chǎn)物的劑量是平衡的，這個過程就稱為劑量補償。1949年，MurrayBarr首先在雌貓細胞核中觀察到了高度凝聚的X染色體，而在雄貓中未發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象。因此，將XX個體中失活的那條X染色體命名為巴氏小體（Barrbody)。XinactivationandthetortoiseshellcatCalicocatX連鎖的B基因控制黑色毛斑，b基因控制橙色毛皮。三色貓大多數(shù)是B和b基因的嵌合的雌性貓。患病的雄貓不能生育，有多余的X染色體(XXY，XXXY等)（三）DNA甲基化狀態(tài)維持哺乳動物中，有3種活性DNMTs（DNAmethyltransferase)DNMT1、DNMT3a、DNMT3bDNMT1是維持性甲基化酶DNMT3a和DNMT3b是構(gòu)建性甲基化酶，主要催化全新甲基化。DNMT1維持復制過程中

甲基化位點的遺傳穩(wěn)定性DNA復制酶CH3CH3CH3CH3DNA甲基轉(zhuǎn)移酶CH3CH3CH3CH3（四）DNA甲基化的抑制腫瘤細胞中存在著廣泛的DNA低甲基化和局部的超甲基化超甲基化的基因往往是腫瘤抑制基因DNMT抑制劑恢復抑癌基因的功能→腫瘤的基因治療新手段DNMT抑制劑核苷類：5-氮胞苷（5-azacytidine）5-氮-2’-脫氧核苷（5-aza-deoxycytidine）非核苷類復合物4-氨基苯酸的衍生物等（五）DNA甲基化與基因印記現(xiàn)象①概念基因組印記（Genomicimprinting）或稱親本印記（parentimprinting）是指來源于雙親的等位基因發(fā)生不對稱表觀遺傳修飾，從而導致僅某一親本來源的等位基因表達的現(xiàn)象。②基因組印記的特點基因組印記依靠單親傳遞某種性狀的遺傳信息，被印記的基因會隨著其來自父源或母源而表現(xiàn)不同，即源自雙親的兩個等位基因中一個不表達或表達很弱。不遵循孟德爾定律，是一種典型的非孟德爾遺傳，正反交結(jié)果不同。小鼠中發(fā)現(xiàn)的印記基因及遺傳模式基因遺傳模式基因功能Igf2H19Igf2rInsulin-2GnasRasgrf1Peg3/Pw1其他……父系遺傳母系遺傳母系遺傳父系遺傳父系遺傳父系遺傳父系遺傳類胰島素生長因子2不翻譯的RNA類胰島素生長因子2受體胰島素Ga基因GTP交換蛋白NF-κB調(diào)節(jié)Igf2基因突變導致矮小型小鼠的遺傳正交Igf-2Igf-2Igf-2mIgf-2mIgf-2Igf-2Igf-2mIgf-2m反交♂♂♀♀正常小鼠矮小型小鼠矮小型小鼠矮小型小鼠正常小鼠正常小鼠Igf-2mIgf-2Igf-2Igf-2m由正反交實驗可以看出：①印記基因的正反交結(jié)果不一致、不符合孟德爾定律②小鼠Igf-2基因總是母本來源的等位基因被印記，父本來源的等位基因表達，因此是母本印記③基因印記使基因的表達受到抑制，導致被印跡的基因的生物功能的喪失。③基因印跡過程三個階段：1、印記的形成印跡形成于成熟配子，并持續(xù)到出生后。2、印記的維持3、印記的去除印記的去除過程是發(fā)生在原始生殖細胞的早期階段。印記維持基因印記過程的三個階段Igf-2mIgf-2Igf-2mIgf-2合子囊胚受精印記去除印記形成ThemainepigeneticchangesoccurringduringcriticalstagesofdevelopmentSurani,M.A.,K.Hayashi,andP.Hajkova,Geneticandepigeneticregulatorsofpluripotency.Cell,2007.128(4):p.747-762.④基因組印跡的機制配子在形成過程中，DNA產(chǎn)生的甲基化、核組蛋白產(chǎn)生的乙?；?、磷酸化和泛素化等修飾，使基因的表達模式發(fā)生了改變。如：DNA甲基化修飾可阻止基因的轉(zhuǎn)錄。⑤基因組印記的其他實例或應用a.Igf-2基因調(diào)控區(qū)突變與豬的育種b.孤雌生殖的小鼠a.Igf-2基因調(diào)控區(qū)突變與豬的育種父源表達的印跡基因Igf-2等對肌肉量有顯著影響，只有來自父本的Igf-2基因才能在子代中表達。

Carine

Nezer等發(fā)現(xiàn)在豬的Igf-2位點一個G→A（相應于人Igf-2

基因第2外顯子）的點突變可以影響豬的生長性能、瘦肉率和脂肪沉積。

Anne-SophieVanLaere等發(fā)現(xiàn)，豬IGF2調(diào)節(jié)區(qū)的突變可以產(chǎn)生影響肌肉生長的QTL，并證明這個QTL是由IGF2第3內(nèi)含子上的一個單堿基替代所形成的。由于這個突變出現(xiàn)在CpG島（印跡基因的差異甲基化區(qū)域）上，會使印跡狀態(tài)發(fā)生改變從而影響基因的表達調(diào)控。這個QTL對瘦肉率有15%~30%的影響，對背膘厚有10%~20%的影響b.孤雌生殖的小鼠Femininepedigree.Kaguya,namedforafairy-talegirlfoundinabambooshoot,isthefirstmammalbornwithoutageneticcontributionfromsperm.a,b,Parthenogeneticpupsatbirthwithnormalphenotypes.Ofthesethepupshowninagrewupanormaladultwithreproductivecompetence(seee),andthatinbwasusedforgeneexpressionanalysis.c,d,Growth-retardedparthenotesatday19.5ofgestation,whichdiedsoonafterthepupshownincandjustbeforethatind.i,SchematicrepresentationoftheH19–Igf2locusinH19wt,H19D13(ref.10)andH19D3(ref.18)mutants.Onlymaternalallelesofeachmutantareshown.TheH19D13mutantmicewereusedinthepresentstudyandtheH19D3mutantswereusedinourpreviousmanuscript.TheEcoRIfragment(210kbto250basepairs)containsthedifferentiallymethylatedregion.h,GenotypeanalysisbyPCRshowingtheparthenotescontaininganngalleleinwhichtheH19genewasdeletedwiththeneocassetteandanfgalleleofthewildtype.Environment-organisminteractionManel

EstellerEvaluated40pairsofidenticaltwins,Ranginginagefrom3to74,Andfoundastrikingtrend,describedinthe26July2005issueofProceedingsoftheNationalAcademyofSciences.Epigeneticsand

DifferentAspectsofLifeYoungertwinpairsandthosewhosharedsimilarlifestylesandspentmoreyearstogetherhadverysimilarDNAmethylationandhistone

acetylationpatterns.Butoldertwins,especiallythosewhohaddifferentlifestylesandhadspentfeweryearsoftheirlivestogether,hadmuchdifferentpatternsinmanydifferenttissues,suchaslymphocytes,epithelialmouthcells,intra-abdominalfat,andselectedmuscles.哺乳動物的表型突變現(xiàn)象1999年11月澳大利亞悉尼大學的MorganHD等利用基因型完全相同的小鼠進行自交實驗,這種小鼠它們的基因型雖然相同,但其毛色卻差異很大,從黃色到不同組合的雜色不等。實驗發(fā)現(xiàn),新生小鼠的毛色基本上與雌鼠一致,而與雄鼠關(guān)系不大。黃色雌鼠后代的毛色多為黃色,雜色雌鼠的后代多為雜色,其表型分布完全不符合孟德爾遺傳分離和自由組合規(guī)律。該研究小組發(fā)現(xiàn),小鼠毛色的差異取決于一段調(diào)節(jié)基因片段的甲基化程度,該片段位于毛色控制基因agouti的上游。本實驗結(jié)果表明,甲基化的DNA片段通過生殖細胞傳給了后代,這一表型變化并沒有改變DNA的序列。Apupofadifferentcolor.SupplementationofmaternaldietwithgenisteinandothercompoundsinducedalterationsinDNAmethylationthatwerereflectedinoffspringcoatcolorchanges.

image:RandyJirtle

MaternalBehaviour

AfemaleratcarryingoneofherpupsAfemaleratsucklingpups

母性與表觀遺傳Thelicking,grooming,andnursingmethodsthatmotherratsusewiththeirpupscanaffectthelong-termbehavioroftheiroffspringAndthoseresultscanbetiedtochangesinDNAmethylationandhistone

acetylationataglucocorticoidreceptorgenepromoterinthepup’shippocampus.MosheSzyf,aprofessorinMcGillUniversity’sDepartmentofPharmacologyandTherapeuticsAugust2004issueofNatureNeuroscienceNeuroscienceMotheringstyleandmethylationSapolsky,R.M.,Motheringstyleandmethylation.NatNeurosci,2004.7(8):p.791-2.Sapolsky,R.M.,Motheringstyleandmethylation.NatNeurosci,2004.7(8):p.791-2.Figure1Acascadebywhichaconstellationoftraitsintheadultratisinducedbythemotheringstyletowhichtheratwasexposedasapup.Motheringcharacterizedbyhighlevelsoflickingandgroomingproducestwointeractingpathwaysofchangesinthepup.1、IncreasedserotonintoneinthehippocampusleadstoincreasedexpressionofthetranscriptionfactorNGF1-A.2、Thefirstexonoftheglucocorticoidreceptorgeneinthehippocampusisdemethylated,andthehistonessurroundingitareacetylated.3、TheresultisaglucocorticoidreceptorgenethatispermanentlymoreopentotranscriptionalactivationbyNGF1-A.Thisproduceshighernumbersofglucocorticoidreceptorsinthehippocampusoftheratasanadult,whichgivesrisetootherdistinctiveendocrineandbehavioralfeatures.藥物與母性的變化Theresearchersfoundthattheeffectsweren’twritteninstoneGivingthedrugtrichostatinAtoolderpupscouldhelpreversetheeffectsofpoormaternalcarereceivedwhentheywereyounger.SzyfalsodemonstratedthatgivingtheaminoacidL-methioninetoolderpupscouldnegatethebenefitsofhigh-qualitymaternalcarereceivedwhentheywereyounger.6June2003JournalofBiologicalChemistryandthe23November2005JournalofNeuroscience鎳的表觀遺傳學效應人與動物的強致癌劑（肺癌與鼻咽癌）未表現(xiàn)致突變性或僅存在弱誘變性（非遺傳毒性致癌劑）可誘發(fā)DNA甲基化和組蛋白H4的普遍去乙?；稍诤藘?nèi)選擇性地結(jié)合異染色質(zhì)（與組蛋白和非組蛋白結(jié)合）砷暴露與表觀遺傳改變砷為常見污染物和人類致癌劑可誘發(fā)皮膚、肝臟、肺、膀胱和前列腺癌，其中肝臟是重要靶器官經(jīng)典遺傳毒性測試系統(tǒng)中不誘發(fā)點突變，但導致DNA大片段缺失其在體內(nèi)代謝過程中被甲基化，使DNA甲基化的供體SAM（S-腺苷甲硫氨酸）含量降低，導致甲基化模式改變環(huán)境雌激素的表觀遺傳學效應一、HSP90與DES的表觀遺傳學效應1、HSP90可以修飾若干基因的染色質(zhì)構(gòu)象（如：增加甲基轉(zhuǎn)移酶SMYD3的活性）可倡導WNT信號系統(tǒng)的靶基因、雌激素受體（ER）靶基因的調(diào)控注：WNTs指導器官、組織的細胞行為和形成形成DES的表觀遺傳學效應DES（二乙基乙烯雌酚）20世紀40~70年代，在美國廣泛用于孕婦防范流產(chǎn)1971年，發(fā)現(xiàn)0.1%的雌性后代在青春期出現(xiàn)陰道明細胞腺癌，95%出現(xiàn)良性生殖道（器官）形成與功能異常被暴露的婦女隨年齡增長而進入生殖器官癌癥高發(fā)期，其患其他疾病的概率也出現(xiàn)增加趨勢DES被確認為：經(jīng)胎盤直接對發(fā)育中的胚胎發(fā)揮作用的化學致癌物，跨代引起子宮癌、發(fā)育異常和腫瘤發(fā)生2005年，Ruden模型：正常：PGCs特異染色質(zhì)區(qū)的CpG被甲基化，啟動子宮癌的基因（e.g.c-fos的增強子區(qū)域）處于非活化狀態(tài)DES暴露：低甲基化其他環(huán)境雌激素的表觀遺傳效應雌二醇可引起卵黃蛋白原基因啟動子區(qū)CpG和雌二醇響應元件的去甲基化，提高產(chǎn)蛋母雞肝臟的卵黃蛋白原基因的表達雌二醇類似物都可能具有類似作用（內(nèi)分泌擾亂物）植物雌激素黃豆中的金雀異黃素（Genistein）在營養(yǎng)補充和醫(yī)療上都以超生理濃度使用其可通過維持DNA甲基化模式而降低若干癌癥的危險度但圍產(chǎn)期暴露則導致癌癥危險度提高相同劑量的DES或genistein對1-5d雌性CD-1小鼠處理，18月齡時，子宮腺癌發(fā)病率分別達到31%和35%Genistein能顯著改變小鼠某些特異基因的CpG島的甲基化其他：DDT及其同類物，因含有甲氧氯而具有雌激素活性Epigenome二、組蛋白修飾（一）組蛋白的乙酰化與去乙?；ǘ┙M蛋白的甲基化修飾（三）組蛋白的磷酸化（四）其他組蛋白修飾方式三、染色質(zhì)重塑四、基因沉默五、表觀遺傳修飾之間的關(guān)系六、表觀遺傳學的相關(guān)技術(shù)其他表觀遺傳研究實例第四節(jié)遺傳標記TouseDNAyouneedaroadmap一、遺傳標記的發(fā)展二、分子遺傳標記三、分子遺傳標記的應用一、遺傳標記的發(fā)展1、形態(tài)學標記2、細胞遺傳標記3、生化與免疫遺傳標記4、分子遺傳標記5、理想的分子遺傳標記應具備的特點1、形態(tài)學標記形態(tài)學標記(morphologicalmarker)

能夠用肉眼識別和觀察、明確顯示遺傳多樣性的外觀性狀。特點

簡單直觀，但標記數(shù)目少，多態(tài)性低，易受外界條件的影響；依據(jù)它進行選擇的準確性差，所需時間較長，選擇效率也較低。古代形態(tài)學標記公元前4000年，伊拉克的古代巴比倫石刻上記載了馬頭部性狀在５個世代的遺傳。伯樂相馬按圖索驥2、細胞遺傳標記細胞遺傳標記(cytologicalgeneticmarker)主要是指染色體核型（染色體數(shù)目、大小、隨體、著絲粒位置、核仁組織區(qū)等）、帶型（Q、G、C、R帶型）和數(shù)量特征的變異等，它們分別反映了染色體在結(jié)構(gòu)上和數(shù)量上的遺傳多態(tài)性。家豬X、Y染色體G帶示意圖細胞遺傳標記的特點不易環(huán)境影響，呈孟德爾方式遺傳。多態(tài)性集中表現(xiàn)在染色體高度重復DNA結(jié)構(gòu)的異染色質(zhì)所在的部位。細胞遺傳標記經(jīng)常伴有對生物有害的表型效應，難以獲得相應的標記材料，或者觀測和鑒定比較困難，從而限制了細胞遺傳標記的應用。3、生化與免疫遺傳標記免疫遺傳學標記(immunogeneticalmarker)以動物的免疫學特性為標記，包括紅細胞抗原多態(tài)性和白細胞抗原多態(tài)性。生化遺傳標記(biochemicalgeneticmarker)主要是指在同一動物個體中具有相同功能的蛋白質(zhì)存在兩種以上的變異體。生化與免疫遺傳標記的特點與形態(tài)學標識和細胞遺傳標記相比，數(shù)量更豐富，受環(huán)境影響更小，檢測手段簡便，是一種較好的遺傳標記。血液型和蛋白質(zhì)型都是基因表達的產(chǎn)物，局限于反映基因組編碼區(qū)的遺傳信息，且標記的數(shù)量還比較有限，不能很好地覆蓋整個基因組。4、分子遺傳標記分子遺傳標記(moleculargeneticmarker)是一種新的以DNA多態(tài)性為基礎(chǔ)的遺傳標記.隨著分子生物學的發(fā)展，相繼建立了RFLP、VNTR、RAPD、AFLP、SNP等多種分子遺傳標記檢測技術(shù)，開創(chuàng)了遺傳標記研究的新階段。分子遺傳標記的特點無表型效應不受環(huán)境的限制和影響普遍存在于所有生物數(shù)量豐富等特殊優(yōu)勢5、理想的分子遺傳標記應具備的特點遺傳多態(tài)性高;檢測手段簡單快捷，易于實現(xiàn)自動化;遺傳共顯性，即在分離群中能夠分離出等位基因的3種基因型。標記遍布整個基因組；準確性，能正確反映動物的真實遺傳，即標記是經(jīng)濟性狀基因，還是與影響重要性的性狀連鎖。實驗重復性好（便于數(shù)據(jù)交換）；開發(fā)成本和使用成本盡量低廉；

二、分子遺傳標記1、RFLP：限制性片段長度多態(tài)性2、TRS：串聯(lián)重復序列標記3、SNP：單核苷酸多態(tài)性1、限制性片段長度多態(tài)性RFLPrestrictionfragmentlengthpolymorphism最早應用于動植物遺傳學研究的分子標記技術(shù)RFLP的原理利用限制性內(nèi)切酶消化基因組DNA，形成大小不等、數(shù)量不同的分子片段，經(jīng)電泳分離，通過Southern印跡將DNA片段轉(zhuǎn)移至支持膜(尼龍膜或硝酸纖維素膜)上，然后用放射性同位素(32P)或非同位素(如地高辛，熒光素)標記的探針與支持膜上的DNA片段進行雜交。不同基因組DNA酶切位點的改變，會使得RFLP譜帶表現(xiàn)出不同程度的多態(tài)性.RFLP示意圖限制性片段的制備電泳Southern印跡與放射性探針雜交放射性自顯影RFLP的特點呈共顯性遺傳、無表型效應、不受年齡性別的影響等優(yōu)點。分析一次只能檢測1個位點，多態(tài)信息含量較低，而且操作復雜，耗時費力，成本高，并且對模板DNA需求量大。PCR－RFLP將PCR技術(shù)用于RFLP分析，即PCR-RFLP。該技術(shù)先用1對引物特異性擴增基因組的某一高變區(qū)，然后用限制性內(nèi)切酶消化PCR產(chǎn)物，電泳檢測多態(tài)性。PCR-RFLP分析省去了探針的制備、分子雜交等繁瑣的過程，DNA需求量也少，大大簡化了傳統(tǒng)的RFLP技術(shù)。PCR－RFLP的應用???

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???√MstⅡ酶切位點×MstⅡ酶切位點消失PCR-RFLPProValGluP