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1、表观遗传学同等学历第1页，此课件共62页哦同卵双胞胎不同人生结果同卵双胞胎不同人生结果第2页，此课件共62页哦几十年来，芭芭拉几十年来，芭芭拉奥利弗和她的同卵双胞胎妹妹克奥利弗和她的同卵双胞胎妹妹克莉丝汀有一段耐人寻味的关系。莉丝汀有一段耐人寻味的关系。在童年阶段，她俩被视为一个人的两个版本：她们穿同在童年阶段，她俩被视为一个人的两个版本：她们穿同样的衣服，留同样的发型。样的衣服，留同样的发型。但进入了青春期，两个女孩开始表现出差别。但进入了青春期，两个女孩开始表现出差别。“我穿短我穿短裙，而克莉丝汀穿长裙和夹克。裙，而克莉丝汀穿长裙和夹克。”芭芭拉说。同时，她芭芭拉说。同时，她俩的性格差异也
2、变得更加明显。俩的性格差异也变得更加明显。“克莉丝汀做事更认真，克莉丝汀做事更认真，我更自信。随着时光流逝，这种差别越来越大。我更自信。随着时光流逝，这种差别越来越大。”克莉丝汀同意这一点。克莉丝汀同意这一点。“我有更多的自我意识，深受我有更多的自我意识，深受严重抑郁症之苦，芭芭拉身上就没有这种迹象。也许严重抑郁症之苦，芭芭拉身上就没有这种迹象。也许我们是同卵双胞胎，但是在很多方面，我们都大不相我们是同卵双胞胎，但是在很多方面，我们都大不相同。同。”第3页，此课件共62页哦伦敦国王学院双胞胎研究负责人，遗传流行病学家蒂姆伦敦国王学院双胞胎研究负责人，遗传流行病学家蒂姆斯派科特教授说，斯派科特教
3、授说，“在某些方面，例如长相上，这些双在某些方面，例如长相上，这些双胞胎非常非常相似。但是在其他方面，他们又完全不同。胞胎非常非常相似。但是在其他方面，他们又完全不同。例如，研究表明，双胞胎很少死于相同的疾病，尽管他例如，研究表明，双胞胎很少死于相同的疾病，尽管他们有着许多像身高这样相同的身体特征。们有着许多像身高这样相同的身体特征。”研究人员发现：疾病发生几率在同卵双胞胎中并不相同，研究人员发现：疾病发生几率在同卵双胞胎中并不相同，当同卵双胞胎中的一个得心脏病时，另一个得心脏病的当同卵双胞胎中的一个得心脏病时，另一个得心脏病的机会只有机会只有30%30%，类风湿性关节炎的数字只有，类风湿性关
4、节炎的数字只有15%15%左右。左右。”第4页，此课件共62页哦具有相同基因和相似成长经历的人具有非常不同的人生具有相同基因和相似成长经历的人具有非常不同的人生结果，这些差异是由于人类结果，这些差异是由于人类表观基因组的变化表观基因组的变化引起的。引起的。表观遗传学是环境变化会改变基因表现的一种机制。饮表观遗传学是环境变化会改变基因表现的一种机制。饮食、疾病、衰老、环境中的化学物质、吸烟、毒品和药食、疾病、衰老、环境中的化学物质、吸烟、毒品和药物等各种类型的生活事件都会影响到我们体内表观遗传。物等各种类型的生活事件都会影响到我们体内表观遗传。第5页，此课件共62页哦表观遗传变异甚至能够持续影响
5、两到三代人。表观遗传变异甚至能够持续影响两到三代人。例如，科学家曾经对一些特殊孕妇（在第二次世界大战例如，科学家曾经对一些特殊孕妇（在第二次世界大战和和5050年代中国大饥荒时期忍饥挨饿过）的孩子及其年代中国大饥荒时期忍饥挨饿过）的孩子及其孙子进行研究发现，这些后代倾向于个头更小，更孙子进行研究发现，这些后代倾向于个头更小，更容易患上糖尿病和精神病。这些趋势都归因于表观容易患上糖尿病和精神病。这些趋势都归因于表观遗传变异。遗传变异。“从本质上讲，它们是一种让一代人发生短期变化从本质上讲，它们是一种让一代人发生短期变化的方法的方法。”斯派科特说。斯派科特说。“一场饥荒来临，你不能一场饥荒来临，你
6、不能瞬间改变你的基因，但表观遗传变异能让你的孩子瞬间改变你的基因，但表观遗传变异能让你的孩子们变胖、变瘦或者变成其他样子以达到最适应新形们变胖、变瘦或者变成其他样子以达到最适应新形势的状态，这些变化至少将持续两到三代，当然，势的状态，这些变化至少将持续两到三代，当然，它也有可能不会发生。它也有可能不会发生。”第6页，此课件共62页哦概念：基因的概念：基因的DNADNA序列不发生改变的情况下，基因的表序列不发生改变的情况下，基因的表达水平与功能发生改变，并产生可遗传的表型。达水平与功能发生改变，并产生可遗传的表型。特征特征:(1):(1)可遗传可遗传 (2)(2)可逆性可逆性 (3)DNA(3)
7、DNA不变不变从根本上讲，表观遗传是环境因素和细胞内的遗传物质之从根本上讲，表观遗传是环境因素和细胞内的遗传物质之间发生交互作用的结果。间发生交互作用的结果。表观遗传学表观遗传学第7页，此课件共62页哦表观遗传现象表观遗传现象DNA DNA 甲基化（甲基化（DNA methylationDNA methylation）组蛋白修饰（组蛋白修饰（histonmodificationhistonmodification）染色质重塑（染色质重塑（chromatin remodelingchromatin remodeling）基因组印记（基因组印记（genomic imprintinggenomic
8、imprinting）x x染色体失活（染色体失活（x chromsomeinactivationx chromsomeinactivation）RNARNA相关沉默（相关沉默（RNA interferenceRNA interference等）等）副突变（副突变（paramutationparamutation）位置效应斑（位置效应斑（position effect variegationposition effect variegation）组蛋白密码（组蛋白密码（histoncodehistoncode）第8页，此课件共62页哦DNADNA甲基化甲基化DNADNA碱基在甲基化酶催化下甲基
9、化。碱基在甲基化酶催化下甲基化。最常见反应是胞嘧啶甲基化成为最常见反应是胞嘧啶甲基化成为5-5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶(用用mCmC表表)。DNMT1SAMSAM胞嘧啶胞嘧啶5-5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶胞嘧啶甲基化反应胞嘧啶甲基化反应 第9页，此课件共62页哦硫代腺苷甲硫氨酸是硫代腺苷甲硫氨酸是DNADNA甲基化的甲基供体甲基化的甲基供体硫代腺苷甲硫氨酸：硫代腺苷甲硫氨酸：SAMSAM第10页，此课件共62页哦真核生物的真核生物的DNADNA甲基转移酶甲基转移酶哺乳动物哺乳动物:DNMT1,DNMT2,DNMT3A DNMT3B:DNMT1,DNMT2,DNMT3A DNMT3B，DNMT3L
10、DNMT3L 第11页，此课件共62页哦基因组中长度为基因组中长度为3003003000 bp3000 bp的富含的富含 CpG CpG 二核苷酸的二核苷酸的一些区域，主要存在于基因的一些区域，主要存在于基因的55区域。区域。CpGCpG岛的甲基化岛的甲基化第12页，此课件共62页哦DNADNA甲基化的功能甲基化的功能-宿主防御宿主防御 宿主防御模型：细胞中宿主防御模型：细胞中90%90%的甲基化的甲基化CpGCpG位于位于转座子中，转座子的甲基化抑制转座子的活转座子中，转座子的甲基化抑制转座子的活性性转座子容易导致等位基因的失活或是不稳定转座子容易导致等位基因的失活或是不稳定第13页，此课件
11、共62页哦基因组中转座子含量丰富基因组中转座子含量丰富OrganismYeast-S.cerevisiae3%Nematode-C.elegans 6%Fruitfly-D.melanogaster 15%Rice-Oryza sativa 14%Homo sapiens 44%Corn-Zea mays 60%of genome derived from transposons第14页，此课件共62页哦ddmddm 突变导致转座子激活突变导致转座子激活Reprinted by permission from Macmillan Publishers,Ltd:NATURE.Miura,A.,Y
12、onebayashi,S.,Watanabe,K.,Toyama,T.,Shimada,H.,and Kakutani,T.(2001)Mobilization of transposons by a mutation abolishing full DNA methylation in Arabidopsis.Nature 411:212-214.Copyright 2001.黄色的是原有的插入位点，黄色的是原有的插入位点，蓝色和红色是新的插入位蓝色和红色是新的插入位点。点。CAC1CAC3CAC2CAC4DDMDDM 失活导致失活导致DNADNA甲基甲基化减少后的第化减少后的第6 6代，新
13、代，新插入的转座子遍布基因插入的转座子遍布基因组。组。第15页，此课件共62页哦DNADNA甲基化的功能甲基化的功能-基因表达调控基因表达调控 1.DNA 1.DNA甲基化的主要功能：转录沉默甲基化的主要功能：转录沉默 2.DNA2.DNA甲基化抑制基因转录的机制：甲基化抑制基因转录的机制：(1)(1)干扰转录因子对干扰转录因子对DNADNA元件的识别和结合元件的识别和结合 (2)(2)将转录因子的将转录因子的DNADNA识别序列转变为阻抑识别序列转变为阻抑物的识别序列物的识别序列 (3)DNA(3)DNA甲基化促进染色质重塑甲基化促进染色质重塑第16页，此课件共62页哦The methyl-
14、CpG bindingThe methyl-CpG binding Proteins MeCP1 Proteins MeCP1、MeCP2MeCP2能够与甲基化能够与甲基化 的的DNADNA结合结合MeCP2MeCP2能够招募能够招募Sin3a,Sin3a,HDACs HDACs，形成复合物，形成复合物，阻遏转录阻遏转录DNADNA甲基化抑制基因转录的机制（甲基化抑制基因转录的机制（1 1）第17页，此课件共62页哦DNADNA甲基化抑制基因转录的机制（甲基化抑制基因转录的机制（2 2）DNADNA甲基化后，转录因子无法识别和结合甲基化后，转录因子无法识别和结合DNADNA的的元件元件第18页
15、，此课件共62页哦DNADNA甲基化状态的遗传和保持：甲基化状态的遗传和保持：lDNADNA复制后，新合成链在复制后，新合成链在DNMT1DNMT1的作用下，以旧链为模板进的作用下，以旧链为模板进行甲基化。（缺乏严格的精确性，行甲基化。（缺乏严格的精确性，95%95%）第19页，此课件共62页哦 DNA DNA全新甲基化。引发因素可能包括：全新甲基化。引发因素可能包括：胚胎发育过程中，基因组胚胎发育过程中，基因组DNADNA在去甲基化后重在去甲基化后重新甲基化。新甲基化。第20页，此课件共62页哦第21页，此课件共62页哦第22页，此课件共62页哦第23页，此课件共62页哦第24页，此课件共6
16、2页哦DNADNA去甲基化去甲基化1.DNA1.DNA去甲基化去甲基化(DNA demethylation):5(DNA demethylation):5甲甲基胞嘧啶基胞嘧啶(5mC)(5mC)替代成胞嘧啶的过程替代成胞嘧啶的过程2.2.两种方式两种方式(1)(1)主动去甲基化主动去甲基化A.A.真正去甲基化真正去甲基化B.B.间接去甲基化间接去甲基化(2)(2)复制相关的去甲基化复制相关的去甲基化第25页，此课件共62页哦主动去甲基化主动去甲基化1.5-1.5-甲基胞嘧啶去甲基化酶将甲基胞嘧啶去甲基化酶将5-5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶水解成胞嘧啶和甲醇水解成胞嘧啶和甲醇第26页，此课件共62页
17、哦主动去甲基化主动去甲基化1.5-1.5-甲基胞嘧啶去甲基化双加氧酶将甲基胞嘧啶去甲基化双加氧酶将5-5-甲基甲基胞嘧啶水解成胞嘧啶和甲醛胞嘧啶水解成胞嘧啶和甲醛2.5-2.5-甲基胞嘧啶去甲基化酶将甲基胞嘧啶去甲基化酶将5-5-甲基胞嘧啶水解甲基胞嘧啶水解成胞嘧啶和甲醇成胞嘧啶和甲醇3.3-3.3-甲基胞嘧啶修复双加氧酶甲基胞嘧啶修复双加氧酶ALKBALKB利用利用-酮戊酮戊二酸二酸将将3-3-甲基胞嘧啶水解成胞嘧啶、二氧化碳、甲基胞嘧啶水解成胞嘧啶、二氧化碳、琥珀酸和甲醛琥珀酸和甲醛第27页，此课件共62页哦4.5-4.5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶/DNA/DNA糖基化酶将糖基化酶将5-5-甲
18、基胞嘧啶甲基胞嘧啶从磷酸二脂键骨架中切除，然后通过内切酶修从磷酸二脂键骨架中切除，然后通过内切酶修复复第28页，此课件共62页哦间接去甲基化间接去甲基化1.1.通过去氨基把通过去氨基把5-5-甲基胞嘧啶转变为甲基胸甲基胞嘧啶转变为甲基胸腺嘧啶，通过腺嘧啶，通过DNADNA修复去掉甲基化的胸腺嘧修复去掉甲基化的胸腺嘧啶啶2.5-2.5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶/DNA/DNA糖基化酶将糖基化酶将5-5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶从磷酸二脂键骨架中切除，然后通过内切酶修从磷酸二脂键骨架中切除，然后通过内切酶修复复3.CpG3.CpG二核苷酸切除修复，把甲基化的二核苷酸切除修复，把甲基化的CpGCpG切除切除
19、后修复后修复第29页，此课件共62页哦第30页，此课件共62页哦基因组印记基因组印记第31页，此课件共62页哦基因组印记与DNA甲基化密切相关19561956年年Prader-WilliPrader-Willi综合征综合征(Prader-Willi Syndrome,PWS)(Prader-Willi Syndrome,PWS)，患者肥胖、矮小、中度智力，患者肥胖、矮小、中度智力低下。染色体核型分析表明为低下。染色体核型分析表明为 父源染色体父源染色体15q11-1315q11-13区段缺失。区段缺失。第32页，此课件共62页哦19681968年年AngelmanAngelman综合征综合征(
20、Angelman Syndrome(Angelman Syndrome，AS)AS)，共，共济失调、智力低下和失语。济失调、智力低下和失语。母源染色体母源染色体15q11-1315q11-13区段缺区段缺失失第33页，此课件共62页哦PWSPWS和和ASAS综合症表明，父亲和母亲的基因组综合症表明，父亲和母亲的基因组在个体发育中有着不同的影响，这种现象在个体发育中有着不同的影响，这种现象称为称为基因组印迹基因组印迹(genomic imprinting)(genomic imprinting)。有些基因的功能受到双亲基因组的影响，有些基因的功能受到双亲基因组的影响，即来自父方和母方的等位基因在
21、通过精子即来自父方和母方的等位基因在通过精子和卵子传递给子代时发生了修饰，打上了和卵子传递给子代时发生了修饰，打上了来源基因组的印记，使带有亲代印记的等来源基因组的印记，使带有亲代印记的等位基因具有不同的表达特性。位基因具有不同的表达特性。第34页，此课件共62页哦基因印记基因印记1.1.由表观遗传修饰决定的，来源于双亲由表观遗传修饰决定的，来源于双亲(Parent-of-(Parent-of-origin)origin)的特异性表达的基因。的特异性表达的基因。A.A.两个等位基因中只有一个印记基因表达两个等位基因中只有一个印记基因表达 B.B.可遗传的修饰，并且不改变基因序列的组成可遗传的修
22、饰，并且不改变基因序列的组成2.2.由双亲基因组功能的不对称性所决定由双亲基因组功能的不对称性所决定第35页，此课件共62页哦父系印记基因父系印记基因:来自父系的等位基因的表达被抑制来自父系的等位基因的表达被抑制 来自母系的等位基因表达来自母系的等位基因表达(mono-allelic)(mono-allelic)母系印记基因母系印记基因:来自母系的等位基因的表达被抑制来自母系的等位基因的表达被抑制 来自父系的等位基因表达来自父系的等位基因表达(mono-allelic)(mono-allelic)第36页，此课件共62页哦第37页，此课件共62页哦涉及到不同亲本来源涉及到不同亲本来源的印迹基因
23、的的印迹基因的DNADNA甲甲基化型都是在生殖细基化型都是在生殖细胞成熟过程中建立的。胞成熟过程中建立的。原始性细胞原始性细胞（2n）合子合子（2n）配子配子（n）第38页，此课件共62页哦印记基因印记基因在小鼠中已发现在小鼠中已发现150多个印记基因个印记基因 一般认为在人中具有大致相等数量的印记一般认为在人中具有大致相等数量的印记基因基因第39页，此课件共62页哦印记基因的特点印记基因的特点通常成簇出现通常成簇出现 一个簇中一般有一个簇中一般有3-113-11个印记基因，绝大多数编码可表达蛋白个印记基因，绝大多数编码可表达蛋白质的基因，至少有一个起拮抗作用的质的基因，至少有一个起拮抗作用的
24、ncRNAncRNA基因，具有双亲特异基因，具有双亲特异性的表达模式性的表达模式 在染色体上的分布较为分散在染色体上的分布较为分散每一个印记基因簇由一个印记控制元件每一个印记基因簇由一个印记控制元件(imprint control(imprint control element,ICE)element,ICE)所调控所调控绝大多数绝大多数ICEICE都有都有CpGCpG岛，能够发生岛，能够发生DNADNA甲基化，在甲基化，在CpGCpG岛内或附近通岛内或附近通常有成簇的、反向的重复片段常有成簇的、反向的重复片段第40页，此课件共62页哦印记基因的特点印记基因的特点等位基因具有不同的甲基化区域等
25、位基因具有不同的甲基化区域(DMRs)(DMRs)有些有些DMRsDMRs存在于所有细胞里，有些存在于所有细胞里，有些DMRsDMRs具有组织特异具有组织特异性性 有些甲基化的有些甲基化的DMRDMR存在于激活的等位基因中，有些则存在于激活的等位基因中，有些则存在于失活的等位基因中存在于失活的等位基因中印记基因通常具有不同的组蛋白修饰，染色体结构等印记基因通常具有不同的组蛋白修饰，染色体结构等DNADNA复制不同步，父系的拷贝较早发生复制复制不同步，父系的拷贝较早发生复制第41页，此课件共62页哦印记的判读机制印记的判读机制1.1.通过通过CpGCpG岛或者启动子的差异甲基化来实岛或者启动子的
26、差异甲基化来实现现第42页，此课件共62页哦印记的判读机制印记的判读机制2.2.差异性的将沉默因子结合到顺式沉默元差异性的将沉默因子结合到顺式沉默元件上件上第43页，此课件共62页哦印记的判读机制印记的判读机制3.3.差异性的甲基化边界元件差异性的甲基化边界元件/绝缘子绝缘子第44页，此课件共62页哦印记的判读机制印记的判读机制反义转录本与反义转录本与CpGCpG岛或启动子的甲基化联合岛或启动子的甲基化联合作用机制作用机制第45页，此课件共62页哦原生殖细胞与体细胞中的印记原生殖细胞与体细胞中的印记胚胎发育早期：非印记的基因发生去甲基化，胚胎发育早期：非印记的基因发生去甲基化，印记基因的甲基化
27、模式保留印记基因的甲基化模式保留原生殖细胞自原生殖细胞自E10.5-E 12.5E10.5-E 12.5发生去甲基化，发生去甲基化，去除遗传的印记模式去除遗传的印记模式体细胞的基因印记模式保留终生体细胞的基因印记模式保留终生第46页，此课件共62页哦三、组蛋白修饰三、组蛋白修饰第47页，此课件共62页哦2022年年10月月1日日4848组蛋白修饰组蛋白修饰组蛋白修饰是表观遗传研究的重要内容。组蛋白修饰是表观遗传研究的重要内容。组蛋白的组蛋白的 N N端是不稳定的、无一定组织的亚单位端是不稳定的、无一定组织的亚单位，其，其延伸至核小体以外，会受到不同的化学修饰，这种修饰往延伸至核小体以外，会受到
28、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。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，使其与修饰状态，使其与DNADNA的结合由紧变松，这样靶基因才的结合由紧变松，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。色体结构维持单元和基因表达的负控制因子。4848第48页，此课件共62页哦2022年年10月月1日日4949组蛋白修饰种类组蛋白修饰种类l乙酰化乙酰化-一般与活化的染色质构型相关联，乙酰化修
29、饰一般与活化的染色质构型相关联，乙酰化修饰大多发生在大多发生在H3H3、H4H4的的 Lys Lys 残基上。残基上。l甲基化甲基化-发生在发生在H3H3、H4H4的的 Lys Lys 和和 Asp Asp 残基上，可以与基因残基上，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。位置和程度。l磷酸化磷酸化-发生与发生与 Ser Ser 残基，一般与基因活化相关。残基，一般与基因活化相关。l泛素化泛素化-一般是一般是C C端端LysLys修饰，启动基因表达。修饰，启动基因表达。lSUMOSUMO（一种类泛素蛋白）
30、化（一种类泛素蛋白）化-可稳定异染色质。可稳定异染色质。l其他修饰其他修饰第49页，此课件共62页哦2022年年10月月1日日50502022年年10月月1日日5050Bryan M.Turner,nature cell biology,2007v组蛋白中被修饰氨基酸的种类、位置和修饰类型被称为组组蛋白中被修饰氨基酸的种类、位置和修饰类型被称为组蛋白密码（蛋白密码（histone codehistone code），遗传密码的表观遗传学延伸，），遗传密码的表观遗传学延伸，决定了基因表达调控的状态，并且可遗传。决定了基因表达调控的状态，并且可遗传。第50页，此课件共62页哦2022年年10月月1
31、日日5151四、四、RNA RNA 调控调控RNARNA干扰（干扰（RNAiRNAi）作用是生物体内的一种通过双链）作用是生物体内的一种通过双链RNARNA分子在分子在mRNAmRNA水平上诱导特异性序列基因沉默的过程。水平上诱导特异性序列基因沉默的过程。由于由于RNAiRNAi发生在转录后水平，所以又称为转录后基因沉发生在转录后水平，所以又称为转录后基因沉默（默（post-transcriptional gene silencing,PTGS post-transcriptional gene silencing,PTGS）。）。RNARNA干扰是一种重要而普遍表观遗传的现象。干扰是一种重要
32、而普遍表观遗传的现象。2022年年10月月1日日5151第51页，此课件共62页哦2022年年10月月1日日5252 siRNAsiRNAsiRNAsiRNA结构：结构：21-23nt21-23nt的双链结构，序列与靶的双链结构，序列与靶mRNAmRNA有同源性，双链两端各有有同源性，双链两端各有2 2个突出非配个突出非配对的对的3 3碱基。碱基。siRNAsiRNA功能：是功能：是RNAi RNAi 作用的重要组分，是作用的重要组分，是RNAiRNAi发生的中介分子。内源性发生的中介分子。内源性siRNAsiRNA是细胞是细胞能够抵御转座子、转基因和病毒的侵略。能够抵御转座子、转基因和病毒的
33、侵略。2022年年10月月1日日5252第52页，此课件共62页哦2022年年10月月1日日53532022年年10月月1日日5353siRNA介导的介导的RNAi第53页，此课件共62页哦2022年年10月月1日日5454siRNAi siRNAi 的特点：的特点：l高效性和浓度依赖性高效性和浓度依赖性l特异性特异性l位置效应位置效应l时间效应时间效应l细胞间细胞间RNAiRNAi的可传播性的可传播性l多基因参与及多基因参与及ATPATP依赖性依赖性2022年年10月月1日日5454第54页，此课件共62页哦2022年年10月月1日日5555 miRNAmiRNA结构：结构：21-25nt2
34、1-25nt长的单链小分子长的单链小分子RNA RNA，55端有一个端有一个磷酸基团，磷酸基团，33端为羟基，由具有发夹结构的约端为羟基，由具有发夹结构的约70-9070-90个碱基大小的单链个碱基大小的单链RNARNA前体经过前体经过DicerDicer酶加工酶加工后生成。后生成。特点：具有高度的保守性、时序性和组织特异性特点：具有高度的保守性、时序性和组织特异性 。2022年年10月月1日日5555第55页，此课件共62页哦怎样定义怎样定义miRNA(miRNA(成熟成熟)1,1,长度为长度为22nt22nt的转录体的转录体.可通过可通过northern blotnorthern blot
35、等方法等方法检测得到检测得到.2,2,其前体为典型的发卡结构其前体为典型的发卡结构.miRNA.miRNA位于发卡结构的茎位于发卡结构的茎部分部分.3,3,通过通过DicerDicer酶的处理后生成酶的处理后生成.4,4,序列具有高度的保守性序列具有高度的保守性.第56页，此课件共62页哦mirtron:mirtron:一种微一种微RNARNA的新亚型，的新亚型，mirtronmirtron是内含子编是内含子编码的、微码的、微RNARNA的一个亚型。可作为潜在的诊断和预后的的一个亚型。可作为潜在的诊断和预后的生物学标志。生物学标志。Canonical miRNACanonical miRNA：
36、典型的：典型的miRNAmiRNA，由独立的编码序列，由独立的编码序列编码，经编码，经DroshaDrosha加工成熟的加工成熟的 miRNAmiRNA。第57页，此课件共62页哦miRNAmiRNA的生成过程的生成过程第58页，此课件共62页哦注意事项注意事项:1,1,通过通过RNARNA聚合酶聚合酶IIII转录生成转录生成.具有具有mRNAmRNA的结构特征的结构特征2,2,可以是多顺反子结构可以是多顺反子结构.即一条即一条pri-miRNApri-miRNA包含多个成熟包含多个成熟 miRNAmiRNA的信息的信息.3,3,在判断一非编码蛋白质的在判断一非编码蛋白质的mRNAmRNA是否
37、生成是否生成miRNAmiRNA时时,我们可以通我们可以通过抑制过抑制DroshaDrosha的活性的活性,观察观察pri-miRNApri-miRNA的含量是否增加的含量是否增加.4,miRNA4,miRNA可来源于外显子可来源于外显子,也可来源于内含子和非编码序列也可来源于内含子和非编码序列.第59页，此课件共62页哦5.miRNA5.miRNA在基因组在基因组DNADNA上成族分布上成族分布,同一族的同一族的miRNAmiRNA常共表达常共表达第60页，此课件共62页哦6.6.对于同一家族对于同一家族miRNA,miRNA,其功能常具有互补作用其功能常具有互补作用.比如比如:在在MYCM
38、YC诱导的诱导的B B细胞淋巴瘤小鼠模型中细胞淋巴瘤小鼠模型中,剔除剔除miR-miR-17-9217-92族族DNADNA序列可诱导凋亡序列可诱导凋亡,如果导入此族中的任意一种如果导入此族中的任意一种miRNAmiRNA均可减轻细胞凋亡均可减轻细胞凋亡.7.7.不同不同miRNAmiRNA可同时调节同一靶可同时调节同一靶mRNAmRNA第61页，此课件共62页哦miRNAmiRNA的作用机制的作用机制作用机制作用机制:与靶基因与靶基因mRNA 3-mRNA 3-非翻译区通过不完全配对结合降低非翻译区通过不完全配对结合降低mRNAmRNA稳定性或抑制靶基因的稳定性或抑制靶基因的 翻译翻译.此外
39、此外,miRNA,miRNA也可与也可与5-5-非翻译区和编码区序列结合调节靶基因非翻译区和编码区序列结合调节靶基因的表达的表达.注意事项注意事项:1,1,由于由于miRNAmiRNA与靶序列是通过不完全配对结合与靶序列是通过不完全配对结合,因此证实因此证实miRNAmiRNA的靶基因成为一难点的靶基因成为一难点.2,2,一种一种miRNAmiRNA常有多个靶基因常有多个靶基因.3,3,虽然虽然miRNAmiRNA的作用也是特异的，特别是的作用也是特异的，特别是55端的端的2 28 8个碱基，个碱基，特异性的靶向与它的靶基因，但是与特异性的靶向与它的靶基因，但是与siRNAsiRNA不同的是不同的是miRNAmiRNA的的特异性并不是那么强，在生物体内往往一个特异性并不是那么强，在生物体内往往一个miRNAmiRNA作用于多个靶作用于多个靶基因基因 第62页，此课件共62页哦