➢1939年，生物学家 Waddington CH 首先在 《 现 代 遗 传 学 导 论 》 中 提 出 了 epigenetics 这 一术语，
➢并于1942年定义表观遗传学为“生物学的 分支，研究基因与决定表型的基因产物之间 的因果关系”。
➢1975年，Hollidy R 对表观遗传学进行了较为准 确的描述。
CpG
频 率
Rb基因
❖CpG岛主要处于基因5’端调控区域。
❖启动子区域的CpG岛一般是非甲基化状态的，其 非甲基化状态对相关基因的转录是必须的。
❖目前认为基因调控元件（如启动子）的CpG岛中 发生5mC修饰会在空间上阻碍转录因子复合物与 DNA的结合。因而DNA甲基化一般与基因沉默 相关联。
组蛋白修饰 Histone modification
表观遗传学的特点：
可遗传的，即这类改变通过有丝分裂或减数分 裂，能在细胞或个体世代间遗传；
可逆性的基因表达调节，也有较少的学者描述 为基因活性或功能的改变；
没有DNA序列的改变或不能用DNA序列变化来 解释。
• 表观遗传学的研究内容：
基因选择性转录表达 基因转录后的调控 的调控
Chapter 7 Epigenetics表观遗传学
Classical genetics
History
➢2000多年前，古希腊哲学家亚里士多德在 《On the Generation of Animals》一书中首 先提出后生理论（the theory of epigenesis）， 它相对于先成论，新器官的发育由未分化的 团块逐渐形成的。
➢他认为表观遗传学不仅在发育过程，而且应在成 体阶段研究可遗传的基因表达改变，这些信息能 经过有丝分裂和减数分裂在细胞和个体世代间传 递，而不借助于DNA序列的改变，也就是说表观 遗传是非DNA序列差异的核遗传。
Overview
表观遗传学 研究不涉及DNA序列改变的基因表达
和调控的可遗传变化的，或者说是研究 从基因演绎为表型的过程和机制的一门 新兴的遗传学分支。
甲基化-- 发生在H3、H4的 Lys 和 Asp 残基上，可以 与基因抑制有关，也可以与基因的激活相关，这往往 取决于被修饰的位置和程度。
表观遗传 所谓表观遗传就是不基于DNA差异的核酸
遗传。即细胞分裂过程中，DNA 序列不变的 前提下，全基因组的基因表达调控所决定的 表型遗传，涉及染色质重编程、整体的基因 表达调控（如隔离子，增强子，弱化子， DNA甲基化，组蛋白修饰等功能 ), 及基因型 对表型的决定作用。
✓Definition of Epigenetics Any changes in gene expression resulting from either a
DNA and chromatin modification or resulting from a posttranscriptional mechanism. However, it does not reflect a difference in the DNA code。
✓A unifying definition of epigenetics: (Adrian Bird, nature, 2007)
DNA以染色质的形式储存在细胞核中， 染色质通常由DNA、组蛋白、非组蛋白 以及少量RNA包装而成，其中组蛋白是 染色质的基本结构蛋白。
组蛋白作为真核生物染色体的基本结构 蛋白，是一类小分子碱性蛋白质，分为 H1、H2A、H2B、H3和H4五种类型。
• 组蛋白修饰是表观遗传研究的重要内容。
• 组蛋白的 N端是不稳定的、无一定组织的亚单 位，其延伸至核小体以外，会受到不同的化学修 饰，这种修饰往往与基因的表达调控密切相关。
• 被组蛋白覆盖的基因如果要表达，首先要改变 组蛋白的修饰状态，使其与DNA的结合由紧变松 ，这样靶基因才能与转录复合物相互作用。因此 ，组蛋白是重要的染色体结构维持单元和基因表 达的负控制因子。
• 组蛋白修饰种类
乙酰化-- 一般与活化的染色质构型相关联，乙酰化修 饰大多发生在H3、H4的 Lys 残基上。
DNA甲基化
基因组中非编码RNA
基因印记
微小RNA（miRNA）
组蛋白共价修饰
反义RNA
染色质重塑
内含子、核糖开关等
1 DNA 甲基化
2 组蛋白修饰
3 染色质重塑
4
RNA 调 控
DNA甲基化(methylation)
DNA 甲 基 化 一 般 与 基 因 的 沉 默 (gene silence) 相 关 ， 非 甲 基 化 (nonmethylation)一般则与基因的活化 (gene activation) 相 关 ， 而 去 甲 基 化 (demethylation) 往 往 是 与 一 个 沉 默 基 因 的重新激活(reactivation)相关
The structural adaptation of chromosomal regions so as to register, signal or perpetuate altered activity states.
This definition is inclusive of chromosomal marks, because transient modifications associated with both DNA repair or cell-cycle phases and stable changes maintained across multiple cell generations qualify.
DNA甲基化对维持染色体的结构具有重 要作用，并且与X染色体的失活、基因 印记和肿瘤的发生密切相关。
哺乳动物基因组中5mC占胞嘧啶总量 的2%-7%，约70%的5mC存在于CpG二 连核苷。
在结构基因的5’端调控区域, CpG二连 核苷常常以成簇串联形式排列，这种富 含pG二连核苷的区域称为CpG岛 (CpG islands)，其大小为500-1000bp ，约56%的编码基因含该结构。