表观组学学习笔记-01: 表观遗传学简介

表观遗传学简介

一、 什么是表观遗传学（Epigenetcs）

在遗传学领域，表观遗传学指研究因内外环境变化使基因型相同的个体或细胞发生可遗传的表达模式改变的机制。

如：扬子鳄受精卵在温度为28.5摄氏度孵出全为雌鳄，当温度上升到33.5摄氏度时孵出全为熊鳄，当气温在30摄氏度时，雌雄比例相等。

表观遗传学的特点：不涉及DNA序列的改变；仅仅表现为表型的改变；是对环境和各种非遗传因素的应答；具有组织特异性和时效性。

二、表观遗传学包含以下几种现象：

1、 位置效应：

由于基因变换了染色体上的位置而引起表型改变的现象，说明了基因组不同区域特定的染色质结构对基因产生的影响

2、 副突变

一个等位基因可以诱导另一个等位基因发生可遗传的表达模式的改变，发生表达模式改变的等位基因称之为副突变体（paramutant），副突变可以通过减数分裂传递给下一代

3、 基因组印记（genomics imprinting）

因为等位基因来源于不同亲本而使其表达模式发生改变的现象，这是在哺乳动物中最早发现的表观遗传现象。有2种特点，子代的等位基因中有一个发生沉默；哪一个等位基因沉默取决于等位基因的亲本来源。

4、 剂量效应：

细胞核中具有2份或2份以上基因的个体和只有1份基因的个体表现出相同表型的遗传效应。

5、 位置阻隔效应-绝缘子（隔离子）

阻碍相邻基因的调控；阻止染色质对基因的抑制效应的扩散;在三维水平使染色质环化，促使远距离的调控因子互作

总结：表观遗传学指遗传序列不变但基因的表达模式发生了改变，表型的改变是依环境（或基因位于染色体上的位置）变化而发生改变的现象。可以简单理解为环境决定基因的表达模式。

表观遗传学的作用途径包含染色质重塑、DNA甲基化、组蛋白修饰、RNA甲基化、非编码RNA（ncRNA）的调控等。

三、 表观组学目前常见分析（实验及生信分析）

• RNA-seq 分析 ： 检测转录本表达水平变化的测序技术。适用于比较不同处理时两组实验样本之间的基因表达水平的差异比较分析。
• 可变剪接分析 ： 检测同一个基因发生不同的转录本剪接方式的分析技术。 适用于比较不同处理时两组实验样本之间的基因转录剪切方式的差异比较分析。
• WGBS 分析 ： 检测整个基因组范围内所有C （胞嘧啶）位点发生的甲基化修饰水平的测序分析技术。 适用于比较不同处理时两组实验样本之间的DNA甲基化的差异比较分析。
• meRIP分析 ： 检测转录水平m6A 的甲基化修饰水平的测序分析技术。适用于比较不同处理时两组实验样本之间的RNA甲基化的差异比较分析。
• ChIP-seq分析 ：检测全基因组范围内与组蛋白或转录因子互作的DNA区段的测序分析技术。适用于比较某种组蛋白或转录因子在实验样本DNA上的结合区域的分析。
• RIP-seq分析 : 检测与RNA结合蛋白结合的RNA片段的测序分析技术。适用于比较RNA结合蛋白在RNA水平上结合区域的分析。
• ATAC-seq分析 ：检测全基因组染色质开放区域的测序分析技术。适用于比较不同材料之间染色质开放区域差异的分析。

资料参考 复旦大学·杨金水 基因组学课程