基因組學(xué)講課ppt課件

1、染色質(zhì)和染色質(zhì)和DNA修飾修飾主要內(nèi)容 1、染色質(zhì)，DNA的概念 2、組蛋白修飾種類及對(duì)基因表達(dá)的影響 3、DNA修飾種類及對(duì)表達(dá)的影響 4、染色質(zhì)重構(gòu)回顧知識(shí) 染色質(zhì)（chromatin）最早是1879年Flemming提出的用以描述核中染色后強(qiáng)烈著色的物質(zhì)。 現(xiàn)在認(rèn)為染色質(zhì)是細(xì)胞間期細(xì)胞核內(nèi)能被堿性染料染色的物質(zhì)。染色質(zhì)的基本化學(xué)成分為脫氧核糖核酸核蛋白，它是由DNA、組蛋白、非組蛋白和少量RNA組成的復(fù)合物。 根據(jù)著色的深淺染色質(zhì)有常染色質(zhì)和異染色質(zhì)之分 DNA：即脫氧核糖核酸，是一種長(zhǎng)鏈聚合物，組成單位稱為四種脫氧核苷酸，也叫堿基。DNA是染色體的主要化學(xué)成分。DNA是一種分子，可組成

2、遺傳指令，以引導(dǎo)生物發(fā)育與生命機(jī)能運(yùn)作。帶有遺傳信息的DNA片段稱為基因。ppt課件.4常染色質(zhì)與異染色質(zhì) 1. 常染色質(zhì)：基因表達(dá)活躍的區(qū)域，染色體結(jié)構(gòu)較為疏松 2. 異染色質(zhì)：基因表達(dá)沉默的區(qū)域，染色體結(jié)構(gòu)致密核小體核小體常染色質(zhì)常染色質(zhì)異染色質(zhì)異染色質(zhì)常規(guī)的染色質(zhì)修飾 染色質(zhì)化學(xué)修飾的類型 染色質(zhì)化學(xué)修飾是指對(duì)染色質(zhì)的組成成分，如DNA、RNA、組蛋白、非組蛋白進(jìn)行化學(xué)基團(tuán)的添加或去除的反應(yīng)過(guò)程。 常見(jiàn)的染色質(zhì)化學(xué)修飾方式有：甲基化-去甲基化，乙?；?去乙酰，磷酸化去磷酸。除此之外，還包括泛素化ADP-核糖基化和二硫鍵形成等修飾方式。染色質(zhì)中的組蛋白和DNA成分是最主要的化學(xué)修飾底物。目

3、前，已在細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一系列的染色質(zhì)修飾酶類，這些酶不僅具有高度的位點(diǎn)特異性，而且對(duì)底物原有的修飾狀態(tài)也有選擇性。組蛋白的化學(xué)修飾位點(diǎn)通常位于其N-端或C-端尾區(qū)，極少數(shù)情況下（如H3-K79）位于內(nèi)部；有些位點(diǎn)可發(fā)生雙修飾反應(yīng)；相鄰位點(diǎn)的磷酸化修飾與甲基化修飾可能相互干擾 染色質(zhì)中的組蛋白和DNA成分是最主要的化學(xué)修飾底物。ppt課件.7 一一 組蛋白的化學(xué)修飾組蛋白的化學(xué)修飾組蛋白化學(xué)修飾發(fā)生在組蛋白N端尾部，尤其是組蛋白H3和H4的修飾起始了染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化。組蛋白尾部由20個(gè)氨基酸組成，并且從DNA轉(zhuǎn)彎處的核小體間延伸出來(lái)。acK: acetyl-Lys; meR: methyl-Arg

4、. meK: methyl-Lys; PS: phospho-Ser. uK: ubiquitinated Lys 組蛋白的修飾 1、甲基化 組蛋白甲基化是由組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶(histonemethyl transferase，HMT)完成的。甲基化可發(fā)生在組蛋白的賴氨酸和精氨酸殘基上，而且賴氨酸殘基能夠發(fā)生單、雙、三甲基化，而精氨酸殘基能夠單、雙甲基化，這些不同程度的甲基化極大地增加了組蛋白修飾和調(diào)節(jié)基因表達(dá)的復(fù)雜性。甲基化的作用位點(diǎn)在賴氨酸(Lys)、精氨酸(Arg)的側(cè)鏈N原子上。 * Lys甲基化常發(fā)生在：組蛋白H3的第4、9、27和36位，H4的第20位。 * Arg甲基化常發(fā)生在

5、:組蛋白H3的第2、l7、26位及H4的第3位。 組蛋白甲基化對(duì)基因表達(dá)的影響 研究表明：組蛋白精氨酸甲基化是一種相對(duì)動(dòng)態(tài)的標(biāo)記，精氨酸甲基化與基因激活相關(guān)，而H3和H4精氨酸的甲基化丟失與基因沉默相關(guān)。 相反，賴氨酸甲基化似乎是基因表達(dá)調(diào)控中一種較為穩(wěn)定的標(biāo)記。例如， (1)與基因激活相關(guān)的賴氨酸殘基甲基化：H3第4位、第36位、第79位。 (2)與基因沉默相關(guān)的賴氨酸殘基甲基化：H3第9位、第27位以及H4的第20位。 但應(yīng)當(dāng)注意的是，甲基化個(gè)數(shù)與基因沉默和激活的程度相關(guān)。 2乙?；?組蛋白乙?；饕l(fā)生在H3、H4的N端比較保守的賴氨酸位置上，是由組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶和組蛋白去乙?；竻f(xié)調(diào)進(jìn)

6、行。組蛋白乙?；识鄻有裕诵◇w上有多個(gè)位點(diǎn)可提供乙?；稽c(diǎn)，但特定基因部位的組蛋白乙酰化和去乙?；且砸环N非隨機(jī)的、位置特異的方式進(jìn)行。 ppt課件.11 組蛋白乙?；贒NA復(fù)制過(guò)程中短暫發(fā)生. 組蛋白乙?；c激活基因表達(dá)相關(guān).組蛋白的乙?；趦煞N環(huán)境下發(fā)生組蛋白乙?；M蛋白乙?；?乙?；赡芡ㄟ^(guò)中和賴氨酸以及精氨酸的正電荷來(lái)增加與DNA的排斥力，以及通過(guò)相互作用蛋白的影響，來(lái)調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。早期對(duì)染色質(zhì)及其特征性組分進(jìn)行歸類劃分時(shí)就有人總結(jié)指出： 異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域組蛋白呈低乙?；?常染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域組蛋白呈高乙?；?。 最近有研究發(fā)現(xiàn)，某些HAT復(fù)合物含有一些常見(jiàn)的轉(zhuǎn)錄因子，某些HDAC復(fù)合物含

7、有已被證實(shí)的阻遏蛋白。這些發(fā)現(xiàn)支持了高乙酰化與激活基因表達(dá)、低乙酰化與抑制基因表達(dá)有關(guān)的看法。 組蛋白乙?；鰪?qiáng)基因轉(zhuǎn)錄機(jī)制 1）乙?；D(zhuǎn)錄因子，使之與DNA結(jié)合能力增強(qiáng)； 2）轉(zhuǎn)錄因子活化的結(jié)構(gòu)域招募HATs復(fù)合物； 3）HAT復(fù)合物的乙?；M蛋白，打開(kāi)染色質(zhì)； 4）轉(zhuǎn)錄激活； 5）HATs復(fù)合物中共激活因子被乙酰化修飾； 6）HATs復(fù)合物乙?；箅x開(kāi)，轉(zhuǎn)錄激活消失。ppt課件.14H3和和H4組蛋白的組蛋白的乙酰化與活性的染色質(zhì)乙?；c活性的染色質(zhì)相聯(lián)系相聯(lián)系,而而其其甲基化則與失活的染色質(zhì)相關(guān)甲基化則與失活的染色質(zhì)相關(guān).組蛋白修飾是一個(gè)關(guān)鍵事件組蛋白修飾是一個(gè)關(guān)鍵事件 3組蛋白的其他

8、修飾方式 相對(duì)而言，組蛋白的甲基化修飾方式是最穩(wěn)定的，所以最適合作為穩(wěn)定的表觀遺傳信息。而乙?；揎椌哂休^高的動(dòng)態(tài)，另外還有其他不穩(wěn)定的修飾方式，如磷酸化、腺苷酸化、泛素化、ADP核糖基化等等。這些修飾更為靈活的影響染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能，通過(guò)多種修飾方式的組合發(fā)揮其調(diào)控功能。所以有人稱這些能被專識(shí)別的修飾信息為組蛋白密碼。這些組蛋白密碼組合變化非常多，因此組蛋白共價(jià)修飾可能是更為精細(xì)的基因表達(dá)方式。 另外，研究發(fā)現(xiàn)H2B的泛素化可以影響H3K4和H3K79的甲基化，這也提示了各種修飾間也存在著相互的關(guān)系。ppt課件.16組蛋白共價(jià)修飾的功能 基因轉(zhuǎn)錄、DNA損傷修復(fù)、DNA復(fù)制、染色體凝聚等 4

9、 組蛋白修飾與基因調(diào)控 基因表達(dá)是一個(gè)受多因素調(diào)控的復(fù)雜過(guò)程.組蛋白是染色體基本結(jié)構(gòu)-核小體中的重要組成部分,其N-末端氨基酸殘基可發(fā)生乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、多聚ADP糖基化等多種共價(jià)修飾作用. 大多數(shù)組蛋白上的修飾位點(diǎn)被單一的, 特異的修飾, 但一些位點(diǎn)可以多于一個(gè)位點(diǎn)的修飾. 個(gè)別功能與一些位點(diǎn)的修飾直接相關(guān). 組蛋白修飾為什么會(huì)影響基因表達(dá)呢？ 兩種解釋(1) 組蛋白的修飾可通過(guò)影響組蛋白與DNA雙鏈的親和性,從而改變?nèi)旧|(zhì)的疏松或凝集狀態(tài),(2)或通過(guò)影響其它轉(zhuǎn)錄因子與結(jié)構(gòu)基因啟動(dòng)子的親和性來(lái)發(fā)揮基因調(diào)控作用.組蛋白修飾對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控有類似DNA遺傳密碼的調(diào)控作用. 二DN

10、A修飾（一） DNA甲基化 DNA甲基化是最早發(fā)現(xiàn)的修飾途徑之一，這一修飾途徑可能存在于所有高等生物中并與基因表達(dá)密切相關(guān)。大量研究表明，DNA甲基化能關(guān)閉某些基因的活性，去甲基化則誘導(dǎo)了基因的重新活化和表達(dá)。DNA甲基化能引起染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)、DNA構(gòu)象、DNA穩(wěn)定性以及DNA與蛋白質(zhì)相互作用方式的改變，從而控制基因表達(dá)。研究證實(shí)，CpG二核苷酸的胞嘧啶的甲基化導(dǎo)致了人體三分之一以上剪輯轉(zhuǎn)換而引起的遺傳病。 實(shí)驗(yàn)證明，甲基化這個(gè)過(guò)程不但與DNA的復(fù)制起始及錯(cuò)誤修正時(shí)的定位有關(guān)，還可以通過(guò)基因的表達(dá)參與細(xì)胞生長(zhǎng)，發(fā)育過(guò)程及染色印跡，X染色體失活等的調(diào)控。 ppt課件.20（1） DNA甲基化的定義

11、 DNA甲基化是指:在DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶的作用下，在基因組CpG島的CpG二核苷酸的胞嘧啶5碳位共價(jià)鍵結(jié)合一個(gè)甲基基團(tuán)。（2）甲基化轉(zhuǎn)移酶 維持性甲基化轉(zhuǎn)移酶和從頭合成型甲基化轉(zhuǎn)移酶；維持性甲基化轉(zhuǎn)移酶是遺傳DNA甲基化狀態(tài)最重要的酶類，它可以在甲基化母鏈模板的指導(dǎo)下甲基化新合成鏈的相應(yīng)位點(diǎn)，使DNA迅速由半甲基化狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆谆癄顟B(tài)，即參與甲基化的維持；從頭合成型甲基化轉(zhuǎn)移酶可以催化為甲基化的CpG成為mCpG，此過(guò)程不需母鏈指導(dǎo)，但速度很慢。但這一類甲基化酶是特異基因受甲基化調(diào)控的主要因子，在基因表達(dá)的表觀遺傳學(xué)調(diào)控中起十分重要的作用。DNA甲基化的位點(diǎn)DNA甲基化主要形成5甲基胞嘧啶

12、（5-mC）和少量的N6-甲基腺嘌呤（N6-mA）及7甲基鳥(niǎo)嘌呤（7-mG） C5-mCppt課件.22CpGCpG島（島（CpG IslandCpG Island） CpGCpG島（島（CpG IslandCpG Island）：）： 成簇的CpG二聯(lián)體被稱為“CpG島” CpGCpG島的結(jié)構(gòu)特征：島的結(jié)構(gòu)特征： 一般以一般以1 12kb2kb的的DNADNA長(zhǎng)度范圍內(nèi)，（長(zhǎng)度范圍內(nèi)，（G GC C）含量超過(guò)）含量超過(guò)6060（正常的（正常的為為2020），并有高濃度的），并有高濃度的CpGCpG二核苷酸，高出平均水平二核苷酸，高出平均水平10102020倍。倍。 CGCG島通常是一些稀有的

13、內(nèi)切酶的切點(diǎn)，如果基因組中這種限制位點(diǎn)島通常是一些稀有的內(nèi)切酶的切點(diǎn)，如果基因組中這種限制位點(diǎn)的緊密成簇，則表明含有的緊密成簇，則表明含有CGCG島，然后進(jìn)行島，然后進(jìn)行SouthernSouthern印跡可鑒定基因。印跡可鑒定基因。 人基因組內(nèi)有人基因組內(nèi)有4500045000個(gè)個(gè)CpGCpG島，其中島，其中1600016000個(gè)在個(gè)在AluAlu序列中，還存在序列中，還存在2900029000個(gè)個(gè)CpGCpG島島; ; 組成型表達(dá)的基因中組成型表達(dá)的基因中100100含有含有CpGCpG，在組織特異性表達(dá)的基因中，在組織特異性表達(dá)的基因中4040有有CpGCpG。 沒(méi)有甲基化的沒(méi)有甲基化的

14、C C極易變成極易變成U U而被修復(fù)，甲基化而被修復(fù)，甲基化C C脫氨基后形成脫氨基后形成T T，因此，因此CpGCpG序列容易丟失。序列容易丟失。 在兩個(gè)在兩個(gè)CpGCpG島之間有島之間有8 81010堿基的重復(fù)序列，該序列決定了甲基化發(fā)堿基的重復(fù)序列，該序列決定了甲基化發(fā)生的地點(diǎn)。生的地點(diǎn)。ppt課件.23CpGCpG占基因組的占基因組的1010，其中，其中70708080為甲基化。為甲基化。未甲基化的未甲基化的CpGCpG島處于組成性表達(dá)基因啟動(dòng)子的周圍；也存在于一些組織島處于組成性表達(dá)基因啟動(dòng)子的周圍；也存在于一些組織特異性基因的啟動(dòng)子周圍特異性基因的啟動(dòng)子周圍CpGCpG島的甲基化改

15、變了染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，造成高度螺旋化，失去了島的甲基化改變了染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，造成高度螺旋化，失去了DNaseDNase敏感敏感性，阻止了啟動(dòng)子的活化，同時(shí)能夠與甲基化性，阻止了啟動(dòng)子的活化，同時(shí)能夠與甲基化CpGCpG結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)合，如組結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)合，如組蛋白去乙?；傅龋梢砸种苹虻谋磉_(dá)。蛋白去乙?；傅?，可以抑制基因的表達(dá)。ppt課件.24DNA甲基化的分布甲基化的分布染色體水平上，染色體水平上，DNA甲基化在著絲粒附近水平最高甲基化在著絲粒附近水平最高基因水平上，基因水平上，DNA甲基化高水平區(qū)域涵蓋了多數(shù)轉(zhuǎn)座甲基化高水平區(qū)域涵蓋了多數(shù)轉(zhuǎn)座子，假基因和小子，假基因和小RNA編碼區(qū)編碼區(qū),在最新

16、的研究發(fā)現(xiàn)，甲基化似乎對(duì)長(zhǎng)度較短的基因有較強(qiáng)在最新的研究發(fā)現(xiàn)，甲基化似乎對(duì)長(zhǎng)度較短的基因有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控能力，而對(duì)長(zhǎng)基因的調(diào)控能力十分微弱。的轉(zhuǎn)錄調(diào)控能力，而對(duì)長(zhǎng)基因的調(diào)控能力十分微弱。ppt課件.25甲基化與基因表達(dá)調(diào)控關(guān)系圖ppt課件.26ppt課件.27甲基化的作用：1、 原核生物中，DNA甲基化是為了抵抗噬菌體侵害而發(fā)生堿基C和A上的化學(xué)修飾 。如大腸桿菌的限制修飾系統(tǒng)中，自身DNA特定位點(diǎn)的甲基化可以避免限制性內(nèi)切酶的切割。2、真核生物中，甲基化被分為對(duì)稱性甲基化(canotical / symmetric methylation)，包括CpG和CpNpG，以及非對(duì)稱甲基化(asym

17、metric methylation)，包括CpHpH。多數(shù)細(xì)胞 5-甲基胞嘧啶主要出現(xiàn)在CpG中。DNA甲基化能引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、DNA構(gòu)象、組蛋白修飾及DNA與蛋白質(zhì)相互作用方式的改變，從而控制基因表達(dá)。 DNA甲基化為正常發(fā)育所必需。正常細(xì)胞中DNA甲基化的功能包括轉(zhuǎn)座因子的沉默、病毒序列的失活、染色體完整性的維持、X染色體失活、基因組印記及大量基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)等。一些研究還發(fā)現(xiàn)隨著個(gè)體年齡的不同，DNA甲基化水平存在差異，提示個(gè)體的發(fā)育和衰老過(guò)程與DNA甲基化相關(guān) DNA甲基化特點(diǎn)： 可遺傳的，即這類改變通過(guò)有絲分裂或減數(shù)分裂能在細(xì)胞或個(gè)體世代間遺傳；（表觀遺傳學(xué)） 是基因表達(dá)的改變; 沒(méi)

18、有DNA序列的變化，或不能用DNA序列變化來(lái)解釋。 在DNA去甲基化酶的作用下可以去甲基化，即具有可逆性。 （二）、基因突變 定義：是由于DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的增添、缺失或替換，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。 從分子水平上看，基因突變是指基因在結(jié)構(gòu)上發(fā)生堿基對(duì)組成或排列順序的改變?；螂m然十分穩(wěn)定，能在細(xì)胞分裂時(shí)精確地復(fù)制自己，但這種穩(wěn)定性是相對(duì)的。在一定的條件下基因也可以從原來(lái)的存在形式突然改變成另一種新的存在形式，就是在一個(gè)位點(diǎn)上，突然出現(xiàn)了一個(gè)新基因，代替了原有基因，這個(gè)基因叫做突變基因。于是后代的表現(xiàn)中也就突然地出現(xiàn)祖先從未有的新性狀。 基因突變的性質(zhì) （1）普遍性 （2）隨機(jī)性 （3）稀

19、有性 （4）可逆性 （5）少利多害性 （6）不定向性 （7）有益性 （8）獨(dú)立性 （9）重演性 基因突變的種類 （1）堿基置換突變 ： 轉(zhuǎn)換和顛換 （2）移碼突變 （3）缺失突變 （4）插入突變基因突變?cè)谖覀儗?shí)際生活當(dāng)中也有一定的應(yīng)用，比如誘變育種，害蟲(chóng)防治等。（三）另外兩種新堿基 DNA堿基組成是各種生物一個(gè)穩(wěn)定的特征，這種組成不受年(菌)齡以及突變因素以外的外界條件的影響，即使個(gè)別基因突變，堿基組成也不會(huì)發(fā)生明顯變化。一般認(rèn)為DNA分子含有四種堿基：腺嘌呤(A)、鳥(niǎo)嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)。近幾年，有人將表觀遺傳學(xué)修飾5-甲基胞嘧啶稱為第5種堿基，5-羥甲基胞嘧啶（5-hm

20、C）稱為第6種堿基。 研究人員在人體胚胎干細(xì)胞和實(shí)驗(yàn)老鼠器官染色體組中發(fā)現(xiàn)了兩種新型的DNA堿基：5fC（5-甲酰胞嘧啶）和5caC（5-羧基胞嘧啶），改變了原有認(rèn)為DNA堿基只有4種（近期增加至6種）的觀點(diǎn)，這對(duì)于干細(xì)胞和癌癥的研究具有重要意義。這兩種堿基實(shí)際上都是由胞嘧啶經(jīng)由張毅教授研究組一直研究的關(guān)鍵蛋白：Tet蛋白修飾后形成。 這一研究成果公布在Science雜志上。 張毅教授，這位華人科學(xué)家曾入選2008年Science Watch選出的高影響力論文的數(shù)量最多的研究人員，他是分子生物學(xué)和遺傳學(xué)領(lǐng)域高影響力論文的數(shù)量最多前十位頂級(jí)科學(xué)家之一，發(fā)表了多篇Nature，Science，Ce

21、ll等頂級(jí)雜志文章，是一位高產(chǎn)高效的科學(xué)家。 Tet蛋白是重新編程已經(jīng)分化的細(xì)胞的一種重要功能蛋白，人類和小鼠都擁有Tet蛋白，研究發(fā)現(xiàn)這種蛋白在DNA脫甲基過(guò)程和干細(xì)胞重新編程方面起關(guān)鍵作用。張毅教授研究組近年來(lái)都在進(jìn)行這一蛋白的研究工作，他們?cè)谌ツ臧l(fā)現(xiàn)Tet蛋白在干細(xì)胞自我更新功能中的重要作用，今年還發(fā)現(xiàn)這一蛋白能促進(jìn)干細(xì)胞中與多能性相關(guān)的因子的轉(zhuǎn)錄，以及參與Polycomb靶向的發(fā)育調(diào)控因子的抑制。 據(jù)報(bào)道，在去年的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)在一個(gè)4步反應(yīng)的第一步中，Tet蛋白能將第5種堿基轉(zhuǎn)變?yōu)榈?種堿基，但他們沒(méi)有再接再厲，繼續(xù)進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致他們未能發(fā)現(xiàn)第7種、第8種堿基。在最新的研究

22、中，研究人員重新設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)并探測(cè)到了最新的兩種DNA堿基，并在人體胚胎干細(xì)胞和實(shí)驗(yàn)老鼠器官染色體組的DNA中發(fā)現(xiàn)了它們的蹤跡。 早期研究表明：表觀修飾在胚胎干細(xì)胞命運(yùn)中發(fā)揮著極為重要的作用，干細(xì)胞5mC含量與其他類型細(xì)胞存在明顯差異，對(duì)小鼠胚胎干細(xì)胞基因組范圍內(nèi)的5hmC高通量測(cè)序表明：5hmC(5甲酰胞嘧啶）主要在全能性基因外顯子內(nèi)部和靠近轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)附近富集，并且該位點(diǎn)常伴有組蛋白H3的第4位賴氨酸甲基化修飾，而這種組蛋白修飾是轉(zhuǎn)錄激活的一個(gè)顯著特征，因此5hmC也可以看成轉(zhuǎn)錄激活的特征之一。 另一項(xiàng)研究表明：5hmC含量與常染色質(zhì)狀態(tài)成正比相關(guān)，在多個(gè)基因轉(zhuǎn)錄位點(diǎn)都出現(xiàn)5mC的含量降低而5

23、hmC升高的現(xiàn)象。 這兩種新堿基代表了DNA脫甲基過(guò)程中的一個(gè)中間狀態(tài)。通過(guò)去甲基化或重新激活DNA甲基化所沉默的腫瘤抑制基因，它們可能為干細(xì)胞重新編程和癌癥研究提供非常重要的信息。這一成果也說(shuō)明科學(xué)家們可以利用DNA甲基化，重新激活已被沉默的腫瘤抑制基因。（四）DNA的限制與修飾 限制修飾系統(tǒng)是一種存在于細(xì)菌（可能還有其他原核生物），可保護(hù)個(gè)體免于外來(lái)DNA（如噬菌體）侵入的系統(tǒng)，主要由限制內(nèi)切酶和甲基化酶組成的二元系統(tǒng)。 作用機(jī)理: 有些細(xì)菌體內(nèi)含有限制酶，可將雙股DNA切斷，之后其他的內(nèi)切酶再將切下的片段降解，因此能將入侵的外來(lái)DNA摧毀；有些病毒則演化出對(duì)抗此系統(tǒng)的機(jī)制，它們的DNA經(jīng)

24、過(guò)了甲基化或糖基化的修飾，可阻礙限制酶的作用；另外還有一些病毒，如T3及T7噬菌體，則合成出一些可抑制限制酶的蛋白質(zhì)；而為了進(jìn)一步對(duì)抗病毒，有些細(xì)菌演化出專門辨識(shí)并切割已修飾DNA的限制系統(tǒng)。（五）、基因敲除 是自80年代末以來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型分子生物學(xué)技術(shù)，是通過(guò)一定的途徑使機(jī)體特定的基因失活或缺失的技術(shù)。通常意義上的基因敲除主要是應(yīng)用DNA 同源重組原理，用設(shè)計(jì)的同源片段替代靶基因片段，從而達(dá)到基因敲除的目的。隨著基因敲除技術(shù)的發(fā)展，除了同源重組外，新的原理和技術(shù)也逐漸被應(yīng)用，比較成功的有基因的插入突變和iRNA ，它們同樣可以達(dá)到基因敲除的目的。 DNA除了甲基化也可以進(jìn)行乙酰化，羥甲

25、基化，甲基化和乙酰化都是對(duì)DNA分子的組成元件堿基的修飾。除此之外還有在基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過(guò)程中，對(duì)內(nèi)含子的剪切以及外顯子的連接，基因復(fù)制過(guò)程中加入了一些稀有堿基等都可以稱為是對(duì)基因的修飾。四、染色體的修飾可能導(dǎo)致染色體的重構(gòu) （1）染色質(zhì)重塑：是指染色質(zhì)位置和結(jié)構(gòu)的變化，主要涉及核小體的置換或重新排列，改變了核小體在基因啟動(dòng)序列區(qū)域的排列，增加了基因轉(zhuǎn)錄裝置和啟動(dòng)序列的可接近性。染色質(zhì)重塑與組蛋白 N 端尾巴修飾密切相關(guān)，尤其是對(duì)組蛋白 H3 和 H4的修飾 ，通過(guò)修飾直接影響核小體的結(jié)構(gòu)，并為其他蛋白質(zhì)提供了與DNA作用的結(jié)合位點(diǎn)。 （2）染色質(zhì)重塑修飾方式主要包括兩種： 一種是含有組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶和脫乙酰酶的化學(xué)