表观遗传学是不改变 DNA 序列、却能调控基因表达的关键领域,是当前生命科学研究的核心前沿方向。
表观遗传因子调控:聚焦组蛋白修饰、DNA 甲基化等因子,研究其对基因表达、细胞发育与分化的影响。
组蛋白修饰标志物
甲基化修饰:H3K4me3、H3K27me3、H3K36me3、H3K9me3
乙酰化修饰:H3K27ac、H3K9ac、H4K16ac
磷酸化修饰:H3S10ph、H2AXS139ph(γ-H2AX)
DNA 甲基化标志物
整体甲基化:5 - 甲基胞嘧啶(5-mC)、5 - 羟甲基胞嘧啶(5-hmC)
特异性位点甲基化:启动子区 CpG 岛甲基化(如p16、RASSF1A 基因启动子)调控酶类:DNMT1、DNMT3A、DNMT3B、TET1、TET2、TET3
解析组蛋白修饰、DNA
甲基化等表观遗传因子调控基因转录、沉默的分子路径,阐明其在细胞增殖、分化、凋亡等生理过程中的作用,以及对环境信号的响应机制。
组蛋白修饰调控标志物
激活型修饰:H3K4me3(基因转录激活)、H3K27ac(增强子激活)
抑制型修饰:H3K27me3(基因沉默)、H3K9me3(异染色质形成)
调控酶类:EZH2(H3K27 甲基转移酶)、p300/CBP(乙酰转移酶)、HDAC1/2(去乙酰化酶)
DNA 甲基化调控标志物
修饰产物:5-mC(甲基化标记)、5-hmC(去甲基化中间产物)
关键酶类:DNMT3A/3B(从头甲基化酶)、TET1/2(去甲基化酶)
靶标位点:抑癌基因启动子 CpG 岛甲基化(如 BRCA1、PTEN)
非编码 RNA 调控标志物
微小 RNA(miRNA):let-7 家族、miR-155(调控基因表达)
长链非编码 RNA(lncRNA):XIST(X 染色体失活)、HOTAIR(基因沉默调控)
聚焦表观遗传修饰异常(DNA 甲基化紊乱、组蛋白修饰失衡、非编码 RNA 调控异常等)在肿瘤、神经疾病等重大疾病发生发展中的作用机制,揭示其作为疾病致病因素或调控靶点的核心价值,为疾病早期诊断、靶向治疗及预后评估提供理论支撑。
肿瘤相关表观遗传标志物
DNA 甲基化异常:抑癌基因(p16、RASSF1A、MGMT)启动子高甲基化,原癌基因低甲基化;5-hmC 水平降低(肝癌、肺癌等)
组蛋白修饰异常:H3K27me3 异常升高(淋巴瘤、胶质瘤),H3K4me3 表达下调(乳腺癌、结直肠癌),EZH2 过表达(多种恶性肿瘤)
非编码 RNA 异常:miR-155、miR-21 过表达(肺癌、胃癌),lncRNA HOTAIR 高表达(乳腺癌转移相关),lncRNA MALAT1 异常上调(肺癌、肝癌)
神经疾病相关表观遗传标志物
DNA 甲基化异常:APP 基因启动子低甲基化(阿尔茨海默病),BDNF 基因启动子高甲基化(抑郁症、精神分裂症)
组蛋白修饰异常:H3K9ac 水平降低(阿尔茨海默病),H3K4me3 表达异常(帕金森病),HDAC6 过表达(帕金森病多巴胺能神经元损伤)
非编码 RNA 异常:miR-134 过表达(癫痫),miR-124 表达下调(精神分裂症),lncRNA BACE1-AS 高表达(阿尔茨海默病)