表观遗传学
表观遗传学是研究基因活动的变化,这些变化不是由DNA序列的变化引起的。它是对基因表达的研究,即基因带来其表型效应的方式。
基因活动的这些变化可能会停留在细胞的剩余生命中,也可能通过细胞分裂持续许多代的细胞。然而,生物体的基本DNA序列没有变化。相反,非遗传因素导致生物体的基因行为(表达自己)不同。表观遗传学通过特定机制发挥作用,如DNA甲基化。
表观遗传因素可能持续到成年期。
定义
一个一般的定义是 "研究......复杂生物体发育过程中的基因活动"。因此,表观遗传学可以用来描述除DNA序列以外的任何影响生物体发育的东西。
一个更严格或更狭义的定义是 "研究有丝分裂和/或减数分裂时可遗传的基因功能的变化,这些变化不能用DNA序列的变化来解释"。
术语 "表观遗传学 "被用来描述那些不可遗传的过程。一个例子是组蛋白修饰。所以有些定义不需要遗传性。阿德里安-伯德(Adrian Bird)将表观遗传学定义为 "染色体区域的结构调整,以便登记、发出信号或使改变的活动状态永久化"。这个定义包括DNA修复或细胞分裂阶段,以及跨细胞世代的稳定变化。它排除了其他如朊病毒,除非它们影响染色体功能。
美国国立卫生研究院路线图表观基因组学项目使用的定义是。"......就本项目而言,表观遗传学既指基因活动和表达的可遗传变化(在细胞或个体的后代中),也指细胞转录潜能的稳定、长期的改变"。
2008年,在冷泉港的一次会议上,对表观遗传性状做出了一致的定义,即 "由染色体的变化导致的稳定的可遗传表型,而DNA序列没有改变"。
英国《卫报》有一个可靠且可读的报道。
例子
真核生物中表观遗传学变化的最好例子是细胞分化过程。在形态发生过程中,泛化的干细胞成为胚胎的细胞系,而胚胎又成为完全分化的细胞。换句话说,一个受精卵细胞--子宫--分裂并改变成所有许多细胞类型:神经元、肌肉细胞、上皮细胞、血管等。
随着胚胎的发育,一些基因被打开,而另一些基因则被关闭或调节。这个过程被称为基因调节。细胞核内有许多分子在做调整基因输出的工作。
DNA和组蛋白构成了所谓的染色质。染色质的表观遗传修饰在细胞分裂期间被复制。这产生了一系列的细胞,所有的细胞都是一样的。这就是所谓的组织。
减数分裂取消了表观遗传的变化,并将基因组重置为基线状态,因此这一过程在每个新的一代中展开。这一规则有一些例外,但这些例外都不涉及DNA碱基对序列的变化。
这个过程与DNA的突变不同。基因突变改变了主要的DNA序列,而且突变可以发生在任何细胞中。然而,只有参与繁殖的细胞中的突变才会影响后代。
问题和答案
问:什么是表观遗传学?答:表观遗传学是研究基因活动的变化,这些变化不是由DNA序列的变化引起的。它是对基因表达的研究,或者说是基因如何带来其表型效应的研究。
问:表观遗传变化会持续多长时间?
答:表观遗传学的变化可能会在细胞的余生中一直存在,甚至可以通过细胞分裂持续许多代的细胞。
问:表观遗传学发生时,基础DNA序列是否有变化?
答:不,表观遗传学发生时,生物体的基础DNA序列没有变化。相反,非遗传因素导致基因的行为不同,而不改变其基因构成。
问:表观遗传学是通过什么机制来工作的?
答:表观遗传学通过DNA甲基化等机制发挥作用。
问:表观遗传因素会持续到成年吗?
答:是的,表观遗传因素可能持续到成年期。
问:由于表观遗传学的影响,基因如何以不同的方式表达自己?答:由于非遗传因素导致基因的行为不同,而不改变其基因构成,因此基因的表达方式也不同。
问:每个生物体都有自己独特的表观遗传过程吗?
答:是的,每个生物体都有自己独特的表观遗传过程,这些过程决定了其基因将随着时间的推移和跨代的表达方式。