表观遗传学的作用
作者: 丹尼尔·夏克特 / 4194次阅读 时间: 2018年4月02日
来源: 《心理学:第三版》 标签: DNA甲基化 表观遗传学 组蛋白修饰
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表观遗传学的作用

基因在一定环境中表达”是一个快速发展的研究领域中的核心观点,这个领域就是表观遗传学(Epicgenetics):在不改变DNA序列的情况下,环境可以决定基因是否表达以及基因表达的程度。

要理解表观遗传的工作机制,不妨将DNA类比成一场戏剧或电影的剧本。生物学家内丝·凯里(Nessa Carey,2012)以莎士比亚的《罗密欧与朱丽叶》为例来说明表观遗传学的观点,这部剧在1936年改编成电影,由著名演员莱斯利·霍华德(Leslie Howard)和诺尔马·希勒(Norma Shearer)主演,1996年的另一个电影版本由伦纳德·迪卡普里奥(Leonardo DiCaprio)和克莱尔·戴尼斯(Claire Danes)主演。莎士比亚的剧本为这两部剧提供了基础,但是这两部电影的导演用不同的方式诠释了它,两部电影中的演员也有不同的表演风格。所以,虽然莎士比亚的剧本仍然在那里,这两部电影都有一些偏离莎士比亚的原始剧本,并且彼此之间也不相同。表观遗传中所发生的与这有些相似:在不改变DNA编码的情况下,随着环境的不同基因可能表达或者不表达。

环境可以通过遗传学标记(epigenics marks)影响基因的表达,遗传学标记是对DNA的一种化学修饰,这样就可以“打开”或“关闭”DNA了。你可以把这种标记想象成导演在莎士比亚剧本上做的注解,用来决定在特定的电影中如何使用这一剧本。被广泛研究的遗传学标记有两种:


表观遗传学。研究表明DNA甲基化组蛋白修饰在人类和老鼠的早期经历的长期持久影响中发挥着重要作用。

DNA甲基化(DNA methylation)指的是在DNA上增加一个甲基群。有一种特殊的酶称为表观遗传改写酶(epigenetic writers)可以在DNA上增加甲基群。虽然增加一个甲基群并没有改变DNA链,但是这样做可以关掉被甲基化了的基因(如上图所示)。这一过程就像是克莱尔·戴尼斯的导演所做的注解,要求她忽略莎士比亚剧本中的某部分。剧本中的这一部分——就像是被甲基化了的基因——仍然是存在的,但是其内容却没有得到表达。

组蛋白修饰(Histonemodification)指的是对一种参与组装DNA的、称为组蛋白的蛋白质加以化学修饰。我们倾向于把DNA想象成如图下中那样的自由漂浮的双螺旋结构。可事实上DNA和许多组蛋白紧密地缠绕在一起,就像上图中所显示的那样。不管怎样,DNA甲基化负责关掉基因,而组蛋白修饰既可以打开基因也可以关掉它们。和DNA甲基化相似的一点是,组蛋白修饰在影响基因表达时并不改变DNA序列(Carey,2012)。

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