表觀遺傳學(xué)相關(guān)科研ELISA試劑盒

DNA甲基化

DNA甲基化是指甲基基團(tuán)在甲基轉(zhuǎn)移酶的作用下，結(jié)合到基因組DNA分子上的一種化學(xué)修飾過程，也是最重要的表觀遺傳修飾形式。真核生物中主要存在兩種DNA甲基轉(zhuǎn)移酶，分別為DNMT1（甲基轉(zhuǎn)移酶1）和DNMT3a、DNMT3b。DNA甲基化能夠影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、基因啟動子的可訪問性以及轉(zhuǎn)錄因子與DNA的相互作用，在細(xì)胞分化、基因沉默、維持基因組穩(wěn)定性和環(huán)境響應(yīng)等生物學(xué)過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。異常的DNA甲基化則與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)：一方面，基因組整體甲基化水平的降低可能導(dǎo)致原癌基因的活化、轉(zhuǎn)座子異常表達(dá)以及基因組不穩(wěn)定等現(xiàn)象，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤發(fā)生；另一方面，基因啟動子區(qū)的CpG島（胞嘧啶—磷酸—鳥嘌呤）發(fā)生異常高甲基化，導(dǎo)致基因沉默，致使抑癌基因表達(dá)降低，也會促進(jìn)腫瘤的形成和發(fā)展，某些癌癥（例如結(jié)腸癌）中的高甲基化可用作早期診斷的生物標(biāo)志物。

組蛋白修飾

DNA以染色質(zhì)的形式存在于細(xì)胞核中，而染色質(zhì)除了包含DNA外，還有組蛋白、非組蛋白以及少量RNA。組蛋白（histone）是染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)蛋白，是指真核生物體細(xì)胞染色質(zhì)與原核細(xì)胞中的蛋白質(zhì)。組蛋白修飾（histone modification）是指組蛋白在相關(guān)酶作用下發(fā)生甲基化、乙?；?、泛素化、磷酸化等翻譯后修飾的過程，且這些修飾為可逆共價修飾，其發(fā)生、去除以及發(fā)揮作用又主要通過組蛋白修飾酶及相應(yīng)的輔因子進(jìn)行調(diào)控，包括Writer（寫入）、Eraser（擦除）和Reader（讀?。┤箢?。組蛋白修飾不僅能夠調(diào)控基因的表達(dá)，同時也影響各類疾病的發(fā)生發(fā)展，包括一些免疫性疾病以及腫瘤。較低水平的組蛋白甲基化或乙?；c前列腺癌、肺癌和腎癌的不良預(yù)后相關(guān)，相反，較高水平的特定組蛋白修飾 (H3K9ac) 與肺癌較低的生存率相關(guān) ^[1]。

染色質(zhì)重塑

染色質(zhì)重塑是指染色質(zhì)的包裝狀態(tài)、核小體中組蛋白以及對應(yīng)DNA分子發(fā)生一系列變化而造成染色質(zhì)位置和結(jié)構(gòu)改變的現(xiàn)象，其機(jī)制通常包括組蛋白修飾和ATP酶依賴的的染色質(zhì)重塑。ATP酶依賴的的染色質(zhì)重塑是指在染色質(zhì)重塑復(fù)合物或重塑因子的介導(dǎo)下，應(yīng)用ATP水解的能量移動、松解、排出或重建核小體，調(diào)控染色質(zhì)的包裝狀態(tài)。染色質(zhì)重塑能夠調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄，參與細(xì)胞正常的生長發(fā)育；相反，異常的染色質(zhì)重塑則會導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生，比如，染色質(zhì)重塑復(fù)合物ARID1A、SMARCA4和SMARCB1、ACTL6A、CHRAC1、RSF1的基因突變已被證明與不同類型的卵巢癌發(fā)生相關(guān) ^[2]。

非編碼RNA

非編碼RNA（Non-coding RNA, ncRNA）是指不編碼蛋白質(zhì)的RNA。功能性非編碼RNA主要包括miRNA、siRNA、lncRNA和circRNA等。

（1）miRNA是一類長約18～22個nt（核苷酸）的微小ncRNA，參與轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)調(diào)控，其作用機(jī)制是與mRNA 互補(bǔ)，讓mRNA 沉默或者降解。miRNA結(jié)構(gòu)和功能的任何變化都可能導(dǎo)致疾病的發(fā)生，一些表現(xiàn)出致癌功能的 miRNA 被稱為 onco-miR。

（2）siRNA的長度20-25nt，特異性強(qiáng)，能夠有效抑制靶基因的表達(dá)，對許多癌癥如肺癌和腦膠質(zhì)瘤等癌細(xì)胞有顯著的抑制作用。

（3）lncRNA是一類長度大于200 nt的ncRNA，數(shù)量占細(xì)胞內(nèi)總RNA的70%-98%，具有協(xié)調(diào)DNA甲基化、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)重塑和組蛋白化學(xué)修飾等作用。lncRNA的作用機(jī)制還有許多模糊的地方，但研究發(fā)現(xiàn)有些lncRNA在腫瘤中非常敏感，這為治療癌癥提供了新思路。

（4）circRNA是一種環(huán)狀RNA，由于其特殊的閉環(huán)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，不僅在生物的發(fā)育進(jìn)程具有重要的生物學(xué)功能，如充當(dāng)miRNA 海綿、作為內(nèi)源性RNA 以及生物標(biāo)記物，還參與著多種疾病的發(fā)生和發(fā)展，是目前RNA 研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。

圖1. CircRNA在常見癌癥中的分布 ^[3]

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表觀遺傳學(xué)的研究前景

（1）癌癥早期診斷和治療：表觀遺傳學(xué)的研究有助于我們更好地理解癌癥的發(fā)生和發(fā)展機(jī)制，這可以幫助開發(fā)更有效的癌癥治療方法，包括針對表觀遺傳修飾的藥物治療。此外，表觀遺傳學(xué)還可以為癌癥的早期診斷提供新的標(biāo)志物。

（2）精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)：表觀遺傳學(xué)研究為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)提供了更多的工具和資源。通過分析患者的表觀遺傳標(biāo)志物，醫(yī)生可以更好地了解患者的疾病風(fēng)險、病情進(jìn)展和治療反應(yīng)，從而制定更個體化的治療方案。

（3）環(huán)境與健康：表觀遺傳學(xué)也有助于研究環(huán)境因素對健康的影響。人們的生活方式、環(huán)境暴露和飲食選擇等因素都可以調(diào)控表觀遺傳修飾，進(jìn)而影響到人類健康。這有助于我們更好地理解環(huán)境因素與基因之間的互動關(guān)系。

（4）腦科學(xué)：表觀遺傳學(xué)的研究在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域也具有重要意義。它可以幫助我們更好地理解神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、學(xué)習(xí)與記憶、神經(jīng)退化性疾病等方面的機(jī)制。

（5）衰老和壽命：表觀遺傳學(xué)的研究也涉及到了人類壽命和衰老的機(jī)制。了解表觀遺傳修飾在衰老過程中的作用，有助于尋找延長壽命和改善老年健康的方法。

總之，表觀遺傳學(xué)領(lǐng)域的研究前景非常廣闊，有望在醫(yī)藥、生命科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域取得重大突破，為改善健康、治療疾病和推動科學(xué)進(jìn)步做出重要貢獻(xiàn)。