发育 表观遗传学.docx
《发育 表观遗传学.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《发育 表观遗传学.docx(4页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、卵子发生过程中表观遗传学的变化摘要:卵子发生过程中染色质结构发生了显著的变化,并且基因转录活性也发生 了相应的转变;而表观遗传修饰在染色质重构和基因转录调整中发挥了重 要的作用。在卵子发生过程中表观遗传信息都发生了较大变化,包括DNA 甲基化作用、组蛋白修饰作用、染色质重塑、遗传印记、非编码RNA等。 本文对卵子发生过程中的表观遗传学信息变化进行综述。关键词:卵子发生 表观遗传学变化DNA甲基化 遗传印记 非编码RNA尽管生物体的每个体细胞都含有相同的基因组,但是在不同细胞的不同时期, 基因的表达并不相同。表观遗传学(epigenetics)是阐明基因组功能及基因表达 的关键讨论领域之一。它主
2、要讨论DNA序列不变的状况下基因表达转变的修饰, 这种修饰不仅可以影响个体发育,而且还可以遗传给子代。表观遗传学讨论包括 DNA甲基化、组蛋白修饰(histone modifications)、非编码RNA(non-coding RNAs, ncRNAs)调控、基因组印记等几个方面,任何一方面的特别都将影响染色质结构 和基因表达。而卵子的发生过程又经受了减数分裂、有丝分裂、和染色体重组等 相当简单的过程;因此,在卵子发生过程中表观遗传信息都发生了较大的变化, 同时了解在其过程中表观遗传信息的变化对于讨论后代遗传信息的转变至关重 要。1卵子的发育卵细胞发育在卵巢内进行,经受增殖期、生长期和成熟期
3、3个发育阶段。哺 乳动物在胚胎期由卵黄囊内胚层经过变形运动沿后肠系膜迁移到生殖腺的原始 生殖细胞,在性别分化后形成卵原细胞,经过肯定次数的有丝分裂增加同类型 细胞的数量,然后由卵原细胞发育形成初级卵母细胞。继而,初级卵母细胞进行 生长、发育,积累各种养分物质,进行卵质分化及结构建筑,合成和贮存胚胎发 育所需的各类信息。初级卵母细胞完成生长后,进行两次成熟分裂。在此过程中 消失两个停滞现象。第1次停滞是在第1次成熟分裂的前期(MI )的双线期, 此时,高度分散的染色质四周有完整的核膜,称为生发泡期(germinal vesicle, GV),卵在等待促性腺激素的信号或从抑制卵泡发育的环境中释放;
4、第2次停滞 在第2次减数分裂中期(MII),卵等待受精。卵巢中的卵母细胞在发育的过程 中并不是独立的,而是与其外周的卵泡细胞共同形成卵泡,以各期卵泡的形式共 同发育。2表观遗传学的基本概念经典遗传学认为遗传的分子基础是核酸,生命的遗传信息储存在核酸的碱 基序列上,碱基序列的转变会引起生物体表现型的转变,而这种转变可以从上 一代传递到下一代。然而,随着遗传学的进展,人们发觉,DNA、组蛋白、染色质 水平的修饰也会造成基因表达模式的变化,并且这种转变是可以遗传的。这种基 因结构没有变化,只是其表达发生转变的遗传变化叫表观遗传转变。表观遗传学 是一门讨论生命有机体发育与分化过程中,导致基因发生表观遗
5、传转变的新兴 学科。它的主要论点是,生命有机体的大部分性状是由DNA序列中编码蛋白质的 基因传递的,但是DNA序列以外的化学标记编码的表观遗传密码,对于生命有机体的健康及其表型特征,同样也有深刻的影响。鉴于表观遗传信息能够明显地 影响生命有机体的健康及表型特征,其中有一部分甚至可以从亲代传给子代, 而且它们基本的DNA序列也没有转变,所以人们也称表观遗传信息为表观遗传 记。3组蛋白乙酰化和甲基化组蛋白乙酰化酶(histone acetyl transferases, HATs)催化核心蛋白尾 部赖氨酸残基的乙酰化,易化基因转录激活。乙酰化发生在组蛋白H3的赖氨酸 9 H3K9) , 14 (H
6、3K14) , 18 (H3K18)和23 (H3K23)上,组蛋白 H4 的赖氨酸5 (H4K5) , 8 (H4K8) , 12 (H4K12)和 16 (I14K16)上。组蛋白去乙酰化酶(histone deacetyl lases, HDACs)催化去乙酰化,从而关闭基因以及保持基因抑制状态。 乙酰化水平与转录水平亲密相关,组蛋白乙酰化在基因表达调控中起重要作用。 组蛋白尾部赖氨酸上乙酰基群的增加能中和阳离子,导致染色质纤维结构转变, 增加与DNA接触的机会而易化转录。组蛋白乙酰化状态直接与转录活性相关,起 着表观遗传标记作用。除了参加基因表达调控外组蛋白乙酰化也参加其他细胞功能。组
7、蛋白乙酰化 在减数分裂染色体分别过程中起作用。哺乳动物卵母细胞减数分裂时组蛋白普遍 去乙酰化,讨论发觉,在减数分裂时抑制组蛋白去乙酰化可诱导小鼠受精卵母细 胞非整倍体,从而导致早期胚胎宫内死亡。而且,老龄雌鼠卵母细胞中有一种 组蛋白保持乙酰化,提示在老龄小鼠卵母细胞中组蛋白去乙酰化功能减退。因 此,组蛋白去乙酰化可能参加了减数分裂中染色体的正常分别。组蛋白甲基化在转录调控、基因组完整性及表观遗传继承方面起着重要作用o 甲基化发生在H3/H4尾部未乙酰化的赖氨酸或精氨酸残基上,包括单甲基化、 双甲基化和三甲基化。在哺乳动物中,组蛋白精氨酸甲基化主要位于H3精氨酸 H3R2, H3R8, H3R1
8、7, H3R26和H4R3。H3和H4甲基化依靠所修饰的赖氨酸残基的 不同而激活或抑制转录。如H3K4, H3K36及H3K79甲基化主要与染色质活化区 域有关,而H3K9, H3K27及H3K29甲基化主要位于缄默区域。自初级卵泡至成熟窦卵泡全部卵母细胞单甲基化、双甲基化及三甲基化均为 阳性,但在卵母细胞发育过程中其分布显著变化。该讨论提示,在卵子发育过程 中组蛋白H3K4甲基化发生变化,这些表观遗传标记在卵子发育过程中起调控作 用。4卵子发育过程中的染色质重构在人类和鼠的卵子中,染色质发生大范围的结构调整,细胞核发生着重要的 变化,染色质结构和功能发生动态转变。依据染色质结构可将卵细胞分为
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 发育 表观遗传学 表观 遗传学
限制150内