2017-03-23
對于(yu)哺乳(ru)動物而言，生(sheng)命是由(you)一(yi)個受精(jing)卵經過多(duo)次細胞(bao)(bao)分(fen)裂發育而來(lai)(lai)。為什么有些細胞(bao)(bao)能形成心臟，有些細胞(bao)(bao)形成手(shou)、腳。最初從遺傳物質上看(kan)起來(lai)(lai)完全一(yi)樣的(de)(de)細胞(bao)(bao)為何有不(bu)同的(de)(de)命運？今天小編(bian)就(jiu)來(lai)(lai)和(he)大家聊(liao)聊(liao) “epigenetics”。
epigenetics，即(ji)表(biao)觀遺(yi)傳(chuan)修(xiu)飾(shi)，該(gai)英文(wen)單(dan)(dan)詞為復合詞，由兩部分組(zu)成(cheng)(cheng)(cheng)，即(ji) “epi-” 和 “genetic”。其中，“epi-” 意(yi)為 “on” 或 “in addition”；而 “genetic” 指(zhi)由基因(yin)組(zu)成(cheng)(cheng)(cheng)或由基因(yin)產(chan)生的。過(guo)去，該(gai)單(dan)(dan)詞主要用于描述，在多細(xi)胞生物(wu)的發(fa)育過(guo)程(cheng)中，兩個遺(yi)傳(chuan)學(xue)一致的細(xi)胞分化成(cheng)(cheng)(cheng)不(bu)同(tong)的細(xi)胞類(lei)型，并(bing)最(zui)終形成(cheng)(cheng)(cheng)不(bu)同(tong)的組(zu)織或器官的現象(xiang)。現在，生物(wu)學(xue)家主要將該(gai)單(dan)(dan)詞用于描述在不(bu)改變 DNA 序(xu)列的前提下，基因(yin)表(biao)達(da)發(fa)生遺(yi)傳(chuan)性(xing)變異的現象(xiang)。嚴格來說，表(biao)觀修(xiu)飾(shi)系統涉及兩個或多個可(ke)遺(yi)傳(chuan)的狀(zhuang)態，每一個狀(zhuang)態由 1 個正反饋環路來維(wei)持。 廣義而言，任何疊加在 DNA 序(xu)列之(zhi)上的額外的信息可(ke)以被認為是表(biao)觀遺(yi)傳(chuan)修(xiu)飾(shi)。
表觀(guan)遺(yi)傳(chuan)修飾在(zai)真核(he)生物(wu)和原(yuan)核(he)生物(wu)中(zhong)廣(guang)泛存在(zai)。在(zai)細菌中(zhong)，DNA 甲基化是最重要(yao)的表觀(guan)遺(yi)傳(chuan)修飾，其主(zhu)(zhu)要(yao)功能是調控基因的時(shi)空表達，同時(shi)該系(xi)統也被(bei)認為是細菌的一種原(yuan)始(shi)的免疫系(xi)統。目(mu)前(qian)，細菌的限制(zhi)修飾系(xi)統主(zhu)(zhu)要(yao)可以分為四種不同類型：
典(dian)型的(de)Type I 型 RM 系(xi)統(tong)由三種不同類型的(de)亞(ya)(ya)基(ji)組(zu)成：R 亞(ya)(ya)基(ji)，由 2 個限制性(xing)內切酶(mei)亞(ya)(ya)基(ji)組(zu)成（負責 DNA 的(de)切割(ge)）；S 亞(ya)(ya)基(ji)，由 1 個亞(ya)(ya)基(ji)組(zu)成（識別特定的(de) DNA 序列 motif）；M 亞(ya)(ya)基(ji)，由 2 個 DNA 甲(jia)基(ji)化(hua)(hua)酶(mei)亞(ya)(ya)基(ji)組(zu)成（催(cui)化(hua)(hua) 6mA 的(de)甲(jia)基(ji)化(hua)(hua)）。Type I RM 系(xi)統(tong)對(dui)完全甲(jia)基(ji)化(hua)(hua)的(de) DNA 區域(yu)不起(qi)作(zuo)用(yong)，對(dui)半甲(jia)基(ji)化(hua)(hua)的(de) DNA 區域(yu)進一(yi)步甲(jia)基(ji)化(hua)(hua)，而(er)對(dui)未甲(jia)基(ji)化(hua)(hua)的(de) DNA 進行降解。
大(da)多數 Type II RM 系統由(you)兩個同型二聚(ju)體的(de) R 亞(ya)基和一個單獨的(de) M 亞(ya)基組(zu)成。R 亞(ya)基和 M 亞(ya)基識(shi)別相同的(de) DNA motif，通常(chang)為(wei) 4-8 bp 的(de)回文序列。
Type III RM 系統由 2 個 M 亞基和 2 個 R 亞基組成。Type III RM 必須結(jie)合到具有(you)兩個反(fan)向復(fu)制(zhi)區(qu)的 5-6 bp非對稱識別motif 。未甲基化 DNA 區(qu)域(yu)的切(qie)割通常(chang)在距離結(jie)合位點的 25~27 bp 處。
Type IV RM 系(xi)統由 2 個獨立的 R 亞(ya)基組(zu)成。該亞(ya)基能(neng)對(dui)包含(han)甲基化(hua)，羥甲基化(hua)，糖基-羥甲基化(hua)胞嘧啶的 DNA 區(qu)域進(jin)行切割(ge)(ge)。切割(ge)(ge)位點(dian)通常位于 R 亞(ya)基結合位點(dian)的 30 bp 之(zhi)外(wai)。
除此之外，在細菌中(zhong)存在很多獨立(li)的(de) DNA 甲基(ji)化酶，這些酶不屬于 RM 系統，如 DNA 腺嘌(piao)呤甲基(ji)化酶（Dam）和調控細胞周期的(de) DNA 轉甲基(ji)酶（CcrM）。
