表观基因

20世纪90年代开始的“人类基因组计划”由美国科学家提出,后来成为一项国际合作研究,这其中也有我国科学家的参与。人类基因线计划是对人体的30亿对核苷酸全序列进行作图、基因定位并对主要基因功能进行分析,为全面认识和了解人类基因组的结构和功能提供详尽的基础资料。这一计划的完成标志着后基因组学时代的到来。如果说基因组学时代的任务主要是进行各种基因图谱的构建,并最终获得完整的序列信息,那么后基因组时代则是去分析这些序列的功能。对于人类表观基因功能的研究已经成为生物学研究中的一个热点。在众多的后基因组时代的研究中,表观遗传学研究是一个值得关注的领域,而表观基因组学也是人类基因组计划之后,科学家们经常谈论到的几个“组学”之一。那么,什么是表观遗传说呢?我们知道,遗传学是研究遗传和变异的科学。例如,果蝇有红色和白色的眼睛,这是由其基因中特定的DNA序列所决定的。但是,并非所有的遗传现象都是这样简单。例如,遗传上相同的一卵双生的双胞胎从传统遗传学角度看,他们的DNA是完全相同的,那么是什么造成他们的不同呢?这是由于基因上存在着化学修饰。这种化学修饰并不改变DNA序列,但是会影响到基因的表达,而且更重要的是,这种修饰是可以遗传的。人们称之为表观遗传修饰,它可以影响到DNA和将DNA包装成染色质的蛋白质。这些修饰就像交通管理中的红、绿灯一样设在基因组中,告诉基因是否要有活性或处于失活状态。刚才说到的DNA序列相同的双胞胎中存在的那些差异现象就可能是由于他们之间存在着这种表观遗传修饰的改变。表观遗传学就是研究表观修饰的科学,它可定义为:表观遗传学是一门研究没有发生DNA序列变化的可遗传的基因表达改变的科学。常见的表观遗传修饰有:DNA的甲基化和组蛋白的乙酰化等,涉及的研究领域有:DNA甲基化、基因组印记、组蛋白码、RNA介导的基因沉默、癌基因等。其中,基因组印记现象的发现向“中心法则”和达尔文的进化论提出了挑战。“中心法则”说明了遗传信息的传递规律,但并未指出环境对于遗传信息传递影响的分子机制。但是,基因组印记的发现为解释环境的影响,甚至于拉马克的“获得性遗传”提供了比较合理的途径:环境的变化导致了基因的表观修饰,从而改变了基因的表达,造成表型的改变,这种变化发生在生殖细胞中时,则可以遗传给后代。这就为研究者提供了一个环境变化影响遗传基础的分子机制,是很有意义的。

标题：The integrated genomic and epigenomic landscape of brainstem glioma 期刊：nature communications 影响因子：14.912 发表时间：2020 摘要 脑干胶质瘤是一组异质性肿瘤，既包括手术切除治愈的良性肿瘤，也包括没有有效治疗的高致死性肿瘤。本文作者对一大组脑干胶质瘤（包括弥漫性固有脑桥胶质瘤）进行了综合研究，包括表观遗传学和基因组分析。在这里，他们根据DNA甲基化数据分为H3-Pons, H3-Medulla, IDH,和PA-like的不同簇，每个簇都与独特的基因组和临床特征相关。H3-PON和-H3-Medulla的大多数肿瘤含有H3F3A突变，但显示出不同的甲基化模式，分别与桥脑或髓质内的解剖定位相关。临床数据显示，这些集群之间的总体生存率存在显著差异，路径分析表明这些样本中存在不同的致癌机制。研究结果表明，整合遗传学和表观遗传学数据有助于更好地理解脑干胶质瘤的发生和分类，并指导未来研究开发新的治疗方法。 背景 脑干胶质瘤是一组起源于中脑、桥脑或髓质的异质性肿瘤。在这些肿瘤中，儿童弥漫性固有桥脑胶质瘤（DIPG）的中位总生存期为9-12个月，由于化疗和放射治疗的不可操作性和耐药性，在过去50年中一直是主要的研究重点。大约80%的儿童DIPG含有影响H3F3A或HIST1H3B/C1的K27M突变。这些K27M突变肿瘤与特别差的预后相关。本文整合了全基因组测序、RNA测序和基于阵列的全基因组甲基化数据分析，以获得这些脑肿瘤分子组成的更全面的图像。 结果 1.患者队列特征 126名患者的肿瘤样本和配对的血液样本。肿瘤部位包括中脑被盖（11/126,8.7%）、顶盖（5/126,4.0%）、桥脑连接（2/126,1.6%）、桥（38/126,30.2%）、小脑中脚（7/126,5.6%）、桥髓（16/126,12.6%）、髓质（42/126,33.3%）和中脑丘脑（5/126,4.0%）。根据WHO分类对肿瘤进行分级，包括8.7%（11/126）WHO I级、41.3%（52/126）WHO II级、31.0%（39/126）WHO III级和19.0%（24/126）WHO IV级肿瘤。最初的组织病理学诊断主要为星形细胞瘤（59,46.8%），其次是少星形细胞瘤（21.4%）、胶质母细胞瘤（19.0%）、毛细胞性星形细胞瘤（PA）（6.3%）、神经节胶质瘤（2.4%）、毛粘液样星形细胞瘤（PMA）（1.6%）、多形性黄色星形细胞瘤（PXA）（0.8%），少突胶质细胞瘤1例（0.8%）。本研究包括的肿瘤的甲基化微阵列（n=123）和RNA测序（RNAseq）（n=75），配对肿瘤和正常（生殖系）对照的全基因组（n=97）和靶向测序（n=21）。 2.甲基化分类显示脑干胶质瘤中不同的H3簇与肿瘤位置相关 利用20000多个探针进行聚类，将样本分成了四类甲基化特征差异的样本。 3.不同甲基化簇的肿瘤的不同的基因组landscape Fig3.每个样本每个兆基数的突变数。b脑系统胶质瘤样本中的临床信息和基因改变。c每个基因突变的频率。 为了识别这个脑干胶质瘤组群中的体细胞遗传变化，在肿瘤样本和匹配血液中都使用了68个常见突变脑肿瘤基因的全基因组测序和靶向测序。H3-Pons和H3-Medulla都富含H3突变，而PPM1D、FGFR1和NF1的突变频率在H3-Medulla中比在H3-Pons中更高（Fig. 4a）。Fig. 4b每个集群的潜在驱动因素和重大的非编码突变 4.基因表达分析揭示了丰富独特的基因组甲基化集群H3-Pons和H3-Medulla。 5.Fusion genes and copy number alterations. 验证了分析中确定的几个复发性融合基因，包括C15orf57-CBX3基因（n = 3）和NTRK2-其他基因（n =6）。Sanger sequencing是为了确认这些样本中的融合基因和特定 breakpoints 。 6.H3-medulla is correlated with better survival than H3-Pons 分析了不同cluster的生存情况。Kaplan-Meier分析显示，根据这四组甲基化聚类进行分层的患者有明显的生存曲线(图6a)。与H3 clusters相比，IDH表现出更长的总体生存期H3-medulla 和H3-Pons，尽管H3和TP53通路突变的基因改变相似，但总体生存趋势明显(Log-rank检验，p < 0.0001)(图6b)。与其他组相比，PA-like病例显示了更好的总长期生存率。 讨论 通过甲基化数据，本文发现脑干胶质瘤可以分为四种主要的甲基化簇:H3- Pons, H3- medulla, IDH和PA-like。作者在图7中总结了这些亚型的综合遗传和临床特征。研究发现H3突变肿瘤存在两个不同的表观遗传亚群，H3- pons和H3- Medulla。这两组患者的生存趋势有显著差异，H3- pons组比H3- medulla的病程更严重。基于RNA-seq的差异表达分析，发现这些肿瘤具有不同的基因表达途径富集，其中h3 -髓质肿瘤富集于免疫应答相关途径，而更侵袭性的H3-Pons肿瘤富集于细胞周期相关途径。尽管这些肿瘤具有相似的突变模式，核心突变(如H3F3A)有共同的改变，但这些表观遗传和表达模式的显著差异可能表明肿瘤微环境的不同来源或影响，需要进一步研究。这些发现表明甲基化状态可能改善脑干胶质瘤的分类，并指导临床决策。 还利用全基因组测序数据建立脑干胶质瘤的突变格局，发现甲基化模式与突变格局密切匹配。在这些基因簇中发现了几个频繁突变的基因，包括H3F3A、HIST1H3B、IDH1、TP53、PPM1D、ATM、ATRX、FGFR1、PIK3CA、NF1、PTEN、PDGFRA和TCF12。 利用来自不同解剖位置的100多个脑干胶质瘤的整合基因组分析，本文展示了脑干肿瘤的分子图谱，以改进肿瘤分类和了解其分子基础，并识别新的潜在治疗靶点，所有这些都是为了改善这些患者的预后。

香奈儿智慧紧肤乳霜问世以来,香奈儿护肤研究部门从表观遗传学的最新研究成果撷取灵感,为智慧紧肤系列家族再添新成员:香奈儿智慧紧肤精华液。香奈儿在研发这款乳霜时,发现了能改变DNA中后天形成的肌肤因子,从而改善肌肤状态这是香奈儿第一次根据创新科学「表观遗传学」的突破性研究成果.

刮风不减半，下雨更好玩，大家好。这里是专注和大家一起吃瓜的深空小编。今天天气不错，正适合读读最新资讯放松一下。不让大家久等了，下面马上进入正题吧。费城-八对夫妇中有一对很难受孕，其中近四分之一是由于无法解释的男性不育引起的。在过去的十年中，研究已将这种不育与有缺陷的精子联系在一起，这些精子在发育过程中无法从DNA中清除称为组蛋白的蛋白质。但是，这种驱逐的机制以及在精子DNA中发生的机制仍然有争议，也不清楚。现在，Penn Medicine的研究人员显示，使用更新的全基因组DNA测序工具，这些保留的组蛋白的精确遗传位置以及调控它的关键基因。研究结果发表在《发育细胞》上。更进一步，研究人员创建了一个具有突变型Gcn5基因的新小鼠模型，该模型使研究人员可以密切跟踪从精子发育到受精等早期阶段的精子缺陷。这是向前迈出的重要一步，因为它不仅可以使人们更好地了解男性不育症，以及潜在的逆转方式，而且还可以通过自然或通过体外受精将可疑的表观遗传突变从男性传递给胚胎。表观遗传学是DNA中未编码的影响生物体遗传学的因素，在精子和卵的形成中起着重要作用。第一作者Lacey J. Luense博士说：对于无法解释的不育症的男人，医生看来一切正常：精液计数正常，运动能力正常。但是，他们仍然可能在受孕方面遇到问题。高级作者，Shelley L. Berger博士，Daniel S. Och大学细胞与发育生物学和生物学系教授，以及Penn表观遗传学研究所所长。对于持续性问题的一种解释是，组蛋白的位置不正确，这可能会影响精子，进而影响早期发育。现在，我们有了一个非常好的模型来研究当您没有适当地去除精子中的组蛋白时会发生什么。胚胎中的样子。健康的精子会损失90%到95%的组蛋白，它们是染色质中包装DNA并打开和关闭基因的主要蛋白质，并用鱼精蛋白替代，它们是能够将DNA正确包装成精子的较小蛋白。考虑到保留的组蛋白在不育和胚胎发育中的作用，人们对确定基因组位置非常感兴趣，因此有可能将其用于进一步研究和最终治疗。过去的研究对组蛋白的下落产生了矛盾的结果。利用酶促反应精确定位的称为MNase测序的技术已将保留的组蛋白置于重要的基因启动子上。其他使用相同方法的研究发现组蛋白位于DNA重复序列中，并被放置在所谓的基因沙漠中，在那里它们在调节中的作用较小。卢恩斯说：在试图理解这些差异数据方面存在争议。在这项新研究中，我们发现这两个先前描述的模型都是正确的。我们发现了似乎对胚胎发育很重要的基因组蛋白，但我们还在重复元件处发现了组蛋白，需要将其关闭并以防止这些区域在胚胎中表达。研究人员应用了一种称为ATAC测序的技术，一种更精确，更快速的方法，可以在小鼠精子发育的早期和晚期追踪整个基因组独特位点的组蛋白波。ATAC-seq可以识别基因组开放和封闭的部分-在这种情况下，是保留精子组蛋白的区域-然后进行切割并标记DNA，然后对其进行测序。在用突变的Gcn5基因创建的小鼠模型中，研究人员发现这些小鼠的生育力非常低。研究人员还表明，正常小鼠精子中保留的组蛋白与非常早期的胚胎中的组蛋白位置相关，支持了父本组蛋白将表观遗传信息传递给下一代的假说。拥有这种类型的突变体模型为科学家提供了一种工具，可以密切研究突变的精子轨迹的机制，并了解其对胚胎和发育的影响。这也为研究潜在的治疗目标提供了机会。伯杰说：目前，体外受精和其他辅助生殖技术的重担落在了女性身上。即使是男性因素，还是女性必须进行激素注射和手术。现在想象在胚胎发生之前能够应用表观遗传学的治疗方法改变男性中组蛋白和鱼精蛋白的水平吗?这是我们要探索的问题之一，这种模型将使我们朝着这个方向发展。有许多可用的表观遗传药物用于治疗癌症和其他疾病。考虑到它们的机制，用药物治疗精子以增加组蛋白驱逐是探索的一种潜在途径。研究人员说，科学中人类胚胎的局限性导致对不育症以及父亲表观基因组在胚胎发育中的作用缺乏全面研究，这突显了此类研究的重要性。卢恩斯说：可以改变精子表观基因组的因素很多，例如饮食，药物，酒精。我们现在才开始了解它如何影响孩子并影响发育。我们正在进行的这些初步基础研究至关重要，因此我们可以更好地了解是什么驱动了这些表观遗传突变。欲要知晓更多《研究人员发现了导致男性不育的精子表观基因组缺陷》的更多资讯，请持续关注深空的科技资讯栏目，深空小编将持续为您更新更多的科技资讯。王者之心2点击试玩

不清楚

什么是人类基因组计划和人类表观基因组计划20世纪90年代开始的“人类基因组计划”由美国科学家提出,后来成为一项国际合作研究,这其中也有我国科学家的参与。人类基因线计划是对人体的30亿对核苷酸全序列进行作图、基因定位并对主要基因功能进行分析,为全面认识和了解人类基因组的结构和功能提供详尽的基础资料。这一计划的完成标志着后基因组学时代的到来。如果说基因组学时代的任务主要是进行各种基因图谱的构建,并最终获得完整的序列信息,那么后基因组时代则是去分析这些序列的功能。对于人类表观基因功能的研究已经成为生物学研究中的一个热点。在众多的后基因组时代的研究中,表观遗传学研究是一个值得关注的领域,而表观基因组学也是人类基因组计划之后,科学家们经常谈论到的几个“组学”之一。那么,什么是表观遗传说呢?我们知道,遗传学是研究遗传和变异的科学。例如,果蝇有红色和白色的眼睛,这是由其基因中特定的DNA序列所决定的。但是,并非所有的遗传现象都是这样简单。例如,遗传上相同的一卵双生的双胞胎从传统遗传学角度看,他们的DNA是完全相同的,那么是什么造成他们的不同呢?这是由于基因上存在着化学修饰。这种化学修饰并不改变DNA序列,但是会影响到基因的表达,而且更重要的是,这种修饰是可以遗传的。人们称之为表观遗传修饰,它可以影响到DNA和将DNA包装成染色质的蛋白质。这些修饰就像交通管理中的红、绿灯一样设在基因组中,告诉基因是否要有活性或处于失活状态。刚才说到的DNA序列相同的双胞胎中存在的那些差异现象就可能是由于他们之间存在着这种表观遗传修饰的改变。表观遗传学就是研究表观修饰的科学,它可定义为:表观遗传学是一门研究没有发生DNA序列变化的可遗传的基因表达改变的科学。常见的表观遗传修饰有:DNA的甲基化和组蛋白的乙酰化等,涉及的研究领域有:DNA甲基化、基因组印记、组蛋白码、RNA介导的基因沉默、癌基因等。其中,基因组印记现象的发现向“中心法则”和达尔文的进化论提出了挑战。“中心法则”说明了遗传信息的传递规律,但并未指出环境对于遗传信息传递影响的分子机制。但是,基因组印记的发现为解释环境的影响,甚至于拉马克的“获得性遗传”提供了比较合理的途径:环境的变化导致了基因的表观修饰,从而改变了基因的表达,造成表型的改变,这种变化发生在生殖细胞中时,则可以遗传给后代。这就为研究者提供了一个环境变化影响遗传基础的分子机制,是很有意义的。我们不难看出,基因组中的遗传信息可以分为两类:一类是DNA序列所决定的遗传信息,另一类是不包含DNA序列改变的基因组修饰中所包含的遗传信息。表观基因组学也就是在整个基因组的水平上研究表观遗传修饰。在2003年,英国和德国的一些科学家宣布了人类表观基因组计划的实施。在为期五年的研究中,他们打算获得整个人类基因组中DNA甲基化的位点图谱。对于人类基因组计划和人类表观基因组计划的关系,一些科学家认为,人类基因组计划为生命提供了一张蓝图,而人类表观基因组计划研究的成功则可能告诉人们这张蓝图是如何去实施的,也就是说基因是在何时、何地进行表达或不表达,并最终产生一个完整的人体。从人类基因组计划到人类表观基因组计划,人类对于自身的认识不断的加深。这些研究成果不仅有深刻的理论意义,还可以为人类攻克癌症疾病提供线索,无疑也具有重要的应用价值。

表观遗传学又称“拟遗传学”、“表遗传学”、“外遗传学”以及“后遗传学”（英文epigenetics），在生物学和特定的遗传学领域，研究的是在不改变DNA序列的提前下，某些机制所引起的可遗传的基因表达或细胞表现型的变化。表观遗传学是20世纪80年代逐渐兴起的一门学科，是在研究与经典孟德尔遗传学遗传法则不相符的许多生命现象过程中逐步发展起来的。表观遗传现象包括DNA甲基化、RNA干扰、组织蛋白修饰等。与经典遗传学以研究基因序列影响生物学功能为核心相比，表观遗传学主要研究这些“表观遗传现象”的建立和维持的机制。其主要研究内容包括大致两方面内容。一类为基因选择性转录表达的调控，有DNA甲基化，基因印记，组蛋白共价修饰，染色质重塑。另一类为基因转录后的调控，包含基因组中非编码的RNA，微小RNA，反义RNA，内含子及核糖开关等。表观遗传学指基因组相关功能上的改变而并不涉及核苷酸序列的变化。例如DNA甲基化和组蛋白修饰，两者均能在不改变DNA序列的前提下调节基因的表达。阻遏蛋白能通过结合沉默基因从而控制基因的表达。这些变化可能通过细胞分裂得以保留，并且可能持续几代。然而，这些变化都不涉及任何基因序列的改变，取而代之的是这些非基因因素导致生物体的基因表现出（或“自我表达”）不同。由于目前尚不清楚组蛋白的化学修饰是否可遗传，有人对于用此术语描述组蛋白的化学修饰也提出了异议。————————————————————————————————————————表观基因组（英语：Epigenome）记录着一生物体的DNA和组蛋白的一系列化学变化；这些变化可以被传递给该生物体的子代。 改变表观基因会导致染色体结构以及基因作用发生变化。[1] 表观基因参与基因表达、个体发展、组织分化和转座子的抑制过程。不同于其底层的基因，表观基因对于个体而言并不是基本静态不变的，而是可以被环境因素动态更改的。表观基因现在是癌症研究的热门话题之一。 人类肿瘤由 DNA 甲基化和组蛋白修改模式的破坏造成。————————————————————————————————两者有相互交叉的地方，就好像遗传学和基因组学一样。但总的来说，表观基因组学是基于表观遗传学的基础上，所以表观遗传学范围要大一点。