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表观遗传学前沿信息_表观遗传学三大核心内容(2024年11月实时热点)

内容来源：麦吉窗影视所属栏目：教程更新日期：2024-11-30

表观遗传学

表观遗传学：从基础到前沿的全面解析表观遗传学，听起来有点高大上，但其实它无处不在，尤其是科研领域。今天，我们就来聊聊表观遗传学的核心内容，特别是组蛋白修饰的细节。组蛋白修饰：乙酰化 𐟌🊊首先，乙酰化是组蛋白修饰中研究得最深入的一种。简单来说，乙酰化会让组蛋白尾部的赖氨酸残基带上负电荷，这些负电荷会排斥DNA，导致染色质结构变得松弛。这样一来，转录因子就能更容易地结合到DNA上，从而显著增加基因表达。乙酰化在细胞周期调控、细胞增殖和凋亡中扮演着重要角色，还参与了细胞分化、DNA复制和修复、核输入以及神经元抑制等多种细胞过程。更有趣的是，乙酰化平衡失调与肿瘤发生和癌症进展有着千丝万缕的联系。调节机制 𐟔„ 那么，乙酰化是怎么调节的呢？简单来说，乙酰基是由组蛋白乙酰转移酶（HAT）添加到组蛋白H3和H4的赖氨酸残基上的，而这个过程可以被去乙酰化酶（HDAC）逆转。特别值得一提的是，乙酰化主要发生在启动子区域，被称为启动子局部乙酰化。例如，组蛋白H3上的K9和K27的乙酰化通常与活性基因的增强子和启动子有关。虽然整体乙酰化在转录基因中也发现了低水平，但其功能尚不清楚。结语 𐟓š 总的来说，表观遗传学是一个非常活跃的研究领域，特别是在理解细胞功能和疾病发生机制方面。希望这篇文章能让你对表观遗传学有一个更清晰的认识。

表观遗传学：环境如何影响基因表达？表观遗传变化（Epigenetic changes）是一种有趣的现象，即使在基因组序列高度相似的情况下，不同的环境和实验室条件也可能导致表观遗传水平的改变。这些变化不会直接改变 DNA 序列，但会影响基因表达，从而在株系间产生表型差异，例如致病性和感染速度等。 𐟌𑠤𘾤𘪤𞋥퐯𜌄NA 甲基化和组蛋白修饰是两种常见的表观遗传变化。甲基化是一种在 DNA 上添加甲基基团的过程，而组蛋白修饰则涉及到对组蛋白的化学修饰。这些变化可能会影响基因的转录和翻译，从而改变蛋白质的表达水平。 𐟔젥œ襮ž验室中，不同的培养条件和环境因素可能会导致这些表观遗传变化的发生。例如，温度、湿度、光照等环境因素，以及培养基的成分和浓度等实验室条件，都可能对细胞的表观遗传状态产生影响。 𐟌🠨🙤𚛨ᨨ炩—传变化不仅在实验室研究中具有重要意义，在实际生物体的生命活动中也发挥着重要作用。例如，植物在适应不同环境条件时，其表观遗传状态可能会发生改变，从而影响其生长和发育。 𐟔 表观遗传学的研究为我们理解环境如何影响基因表达提供了新的视角。通过研究这些表观遗传变化，我们可以更好地了解生物体的适应性和进化机制，以及环境因素如何影响我们的健康和生活质量。

【Front Med：对DNA损伤修复基因进行表观遗传学沉默或能揭示一种胰腺癌疗法的潜在标志物】合成致死性（Synthetic lethality）是一种新型癌症疗法模式。近日，一篇发表在国际杂志Frontiers of Medicine上题为“Epigenetic silencing of BEND4, a novel DNA damage repair gene, is a synthetic lethal marker for ATM inhibitor in pancreatic cancer”的研究报告中，来自中国人民解放军总医院等机构的科学家们通过研究发现，BEND4的表观遗传学沉默或能作为一种潜在的合成致死性标记物，从而增强ATM抑制剂治疗胰腺癌的疗效。网页链接

表观遗传学：深度学习的新视角任何一位学生物的朋友如果错过了这篇文章，我都会感到非常伤心！推荐指数：⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️Max 文献名：《指向深度学习的“表观遗传机制”教学设计》来源：北大核刊《生物学教学》这篇文章的框架非常清晰：联想与结构→活动与体验→本质与模型→迁移与应用→价值与评价。亮点和趣点如下：经典表观遗传事实与研究史文章精选了经典的表观遗传事实和研究史，构建了进阶性和结构化的任务驱动。学生在多样的活动中运用比较、建模、归纳等科学思维，深度建构知识。认知冲突的创设从导入到新课讲授，文章不断创设认知冲突，调动学生的思维活跃度。以下是一些引人深思的问题：成长中基因组变化如何导致表型不同？甲基化会影响遗传信息吗？基因序列未变，表型为何发生变化？甲基化影响基因表达吗？甲基化可以遗传吗？环境如何影响甲基化？细胞如何对基因在时空上的特异性表达进行严格调控？探讨“变”与“不变”的遗传信息在经典遗传学与表观遗传学的探讨中，文章共同解释了复杂多样的生命现象，深刻挖掘了基因和性状之间的本质关系。小鼠毛色遗传的线索文章引入了小鼠毛色遗传的线索，设置了开放性问题，突破了表观遗传的意义。学生从表观遗传学角度重新看待“癌症”“肥胖”等社会热点问题，体现了践行健康生活的社会责任。模型建构文章设计了一个生动的模型：拉链头→RNA聚合酶燕尾夹→DNA甲基化位点（夹住会抑制拉链头的前进，燕尾夹越多越抑制）。这个模型通俗易懂，设计巧妙。概念图的绘制学生联系旧知与关键词，绘制概念图，形成系统化概念体系，完美突破基因、环境、蛋白质、性状之间的关系。落实生物学学科核心素养文章最后强调了生物学学科核心素养的重要性。思考这篇文章构思巧妙，突破了重难点，极为优秀！同时发现参考文献中出现了一些英文文献，表观遗传是新增的难点。如果想成为一名研究型生物教师，需要紧跟科研前沿，不断阅读和学习。

表观组学与转录组学的奇妙世界表观组学和转录组学是生物学领域的两大研究热点，它们分别关注基因表达和调控的可遗传变化以及RNA转录本的变化。𐟔 表观组学专注于在不改变DNA序列的情况下，通过表观遗传修饰（如甲基化、乙酰化等）来调控基因的表达和性状的变化。这种调控可以在不同的时间和环境条件下发生，从而影响生物体的生命活动。𐟌𑊊转录组学则主要研究RNA转录本的变化、转录调控以及与表观遗传学的联系。它主要关注基因表达的起始阶段，即RNA的合成和修饰过程。而表观组学则更侧重于基因表达的终末阶段，即RNA的翻译和修饰过程。𐟓œ 近年来，随着单细胞测序技术的发展，表观组学和转录组学逐渐结合起来，共同研究基因表达和调控的可遗传变化。这种联合研究不仅有助于我们更深入地理解生命的本质，还为疾病诊断和治疗提供了新的思路和方法。𐟒Š

表观遗传学与T细胞耗竭：免疫系统的奥秘在慢性感染和癌症的情况下，T细胞会持续受到刺激并可能进入耗竭状态。这种耗竭表现为细胞因子分泌减少、增殖能力减弱、细胞表面抑制性受体表达增加、免疫效应减弱等现象。同时，耗竭的T细胞对免疫卡控点阻断剂（ICB）的疗效也不佳，成为临床诊疗的难点。表观遗传学在T细胞耗竭的发生机制中起到了重要作用。简单来说，表观遗传调控是指个体所有细胞的基因型（DNA序列）相同，但不同细胞的表型却截然不同。这包括组蛋白修饰、转录因子调控、染色质可及性、DNA修饰、DNA甲基化、基因组的三维折叠等。例如，T细胞的关键效应基因（Prf1、Gzmb）在识别抗原后会发生去甲基化并获得染色质可及性而激活，而初始相关基因则被抑制。当病原体清除后，记忆前体T细胞通过去甲基化初始免疫相关基因（如Bcl2和Il7r）分化为长寿记忆细胞。记忆CD8+T细胞可以同时保持效应基因和初始免疫基因的去甲基化和开放染色质状态，这使它们能够长期存活，同时保留了在再次遇到病原体时迅速产生效应反应的能力。耗竭的T细胞分为不同的亚群，如早期耗竭和晚期耗竭亚群。早期耗竭亚群有望在肿瘤微环境去除后被逆转，而晚期亚群（以PD-1、TIM3、LAG3、CD38、CD39、CD101为标志）则无法逆转。转录因子分析显示，初期Tex表现为TCF-1和BACH2活性增加，过渡性Tex的T-bet和RUNX基序富集，而终末Tex细胞中NR4A和EOMES基序富集。转录因子TOX也是Tex细胞谱系的关键因子，在表观遗传水平上，Tox缺陷或过表达的细胞中都观察到的转录水平变化，都与染色质可及性的相应变化相关。初始T细胞维持Tcf7的表达（编码TCF-1），这最初可能由BACH2驱动使之能够自我更新和增殖。然而，在持续的抗原刺激下T细胞会进入短暂的Tex细胞状态，它有部分的增殖活性，由T-bet的活性驱动，最后T细胞进展为终末期Tex细胞。在此过程中TOX的持续表达诱导EOMES和NR4A转录因子的上调。这些转录因子进而导致抑制性受体的表达、增殖和效应功能的降低，以及促生存分子和代谢适应的增加，以确保在慢性抗原环境下T细胞的持久存在。

重磅：北京大学张承（音译）团队探索用DNA表观遗传组标签储存数据获得可喜进展！论文发表在国际科学权威期刊《Nature/自然》上。数据存储遇到物理极限，随着全球数据量的爆发式增长，传统的电子存储方式（如硬盘）无法跟上需求；科学家一直在寻找更好的数据储存方式，DNA是极具吸引力的长期数据存储介质，DNA有巨大的存储容量，而且，如保护得当（避开紫外线等物理化学因素），可保存数十万年！但是，通过合成DNA序列来编码数据，非常昂贵且耗时！有没有更好的方案？ “表观遗传组标签”的创新：北大团队引入了表观遗传标记（如DNA上的甲基化修饰）来存储信息！所谓表观遗传学就是不改变DNA的序列，而是DNA的组成——碱基修饰（最常见是甲基化）以影响基因活性，这是生命科学范畴；但表观遗传组标签可“写成”二进制数据（1和0），达到记录信息的目的。优势：通过预制的DNA片段（真是妙极了），在上面添加或不添加表观遗传标记（甲基），这种方法有望大幅加快数据存储过程并降低成本，远优于合成DNA序列！目前，该团队成功将图片数据编码到DNA中，并通过读取DNA的表观遗传标记来还原这些图像；未来研究的重点将是扩展这种方法，以便能够处理更大规模的数据集。商业化挑战与未来潜力：尽管DNA修饰存储技术还有很长的路要走，尤其是成本和规模化问题，但这种技术可能在未来成为传统电子存储的颠覆性替代品！（一段小回忆：1988年我的博士面试题就是，“对DNA的未来有什么设想”？我真不知道将来做什么，那时连PCR都没有；就回答数据储存！即使到现在，我都无法想象如何实现DNA作为数据储存介质；我后来成为一位不大成功的分子生物学家，愧对我的博士导师马贤凯教授和博士后老师Judith Levin博士，遗憾的是，两位令人尊敬和富有成果的科学家在今年先后病逝！）「健闻登顶计划」「表观遗传学储存数据」「我的防护手册」

钱伟强：植物表观遗传与逆境响应的探索者 𐟌🰟”죀钱伟强—北京大学现代农学院】𐟔찟Œ🠰ŸŒ𑥮ž验室研究方向：植物表观遗传与逆境响应。实验室以拟南芥和水稻等为模式植物，综合运用遗传学、生物化学和细胞生物学的方法，深入研究了植物体内表观遗传的分子机制和生物学功能。主要研究方向包括：1、植物基因组DNA主动去甲基化的分子机制和生物学功能；2、植物基因沉默的表观遗传学机制和生物学功能；3、植物响应周围环境的表观遗传机制。 𐟔젥𗥤𝜧𛏥Ž†： 2007.7-2009.4 美国康奈尔大学，博士后 2009.5-2010.12 美国加州大学河滨分校，博士后 2011.1-2011.12 美国普渡大学，博士后 2012.1-2013.6 中国科学院上海植物逆境生物学研究中心，青年研究员 2013.7-2021.7 北京大学生命科学院，北大-清华生命联合中心，研究员 2021.7 – 至今北京大学现代农学院，北京大学现代农业研究院，研究员 𐟌Ž 研究成果和荣誉：近年来，钱伟强在植物表观遗传领域取得了一系列基础研究成果。他鉴定了一个调控去甲基化酶ROS1招募的IDM1蛋白复合体，阐明了ROS1招募的分子机制；解析了DNA主动去甲基化的酶学机制，揭示了DNA主动去甲基化在植物维管分化过程中的重要功能；解析了植物响应逆境的表观遗传机制。钱伟强在Science Advances、Nature Communications、Nature Plants、Plant Cell、Molecular Plant等国际主流刊物上发表了40多篇SCI论文，其中通讯作者15篇（包括2篇Science Advances、1篇Nature Plants、1篇Nature Communications、1篇Cell Host & Microbe、2篇Plant Cell、1篇Molecular Plant），第一作者或共同第一作者7篇（包括1篇Science、2篇Molecular Cell和1篇Plant Cell）。他荣获了“优秀青年基金”奖项。

新春特辑：解密应激（四） 𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ 皮肤系统与压力猫咪的过度理毛行为常常是一种转移行为（displacement behavior），这种行为是对冲突的即时反应，通常不会造成明显的病理影响。然而，如果压力源持续存在，猫咪可能会认为自己无法控制这种情境，从而产生过度的理毛行为。皮肤和神经系统在胚胎发育过程中都来自外胚层，它们共享许多荷尔蒙、神经肽和受体，因此它们之间的关系非常密切。猫咪的过度理毛行为与环境和社会压力源有关。然而，我们也需要考虑疾病因素。研究表明，精神性脱毛症的诊断被过度滥用，大多数脱毛症状实际上是由疾病因素引起的。事实上，疾病因素可能会增加情绪性过度理毛行为的风险，反之亦然。因此，处理过度理毛行为的多模态方法非常适合。 𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ 遗传学与压力 “表观遗传学”是一个专门术语，描述DNA表现与转录的调控机制。研究表明，母体压力会导致表观遗传变化，进而引起子代过动。这种现象不仅影响第一代，还会延伸到第二代。在一项针对猫咪的研究中，研究者发现压力能够改变中枢神经系统中抑钙素基因系肽的结合位置。这意味着如果猫咪在高压环境下长大（例如流浪猫、母亲生病或营养不良的猫咪），或者经历了难产、较差的社交或营养环境，它们过动的风险较高。因此，需要尽快采取多模态处理方法。表观遗传学：在生物学中，表观遗传学指的是基因表达中的多种变化。这种变化在细胞分裂过程中甚至在隔代遗传中保持稳定，但不涉及基本DNA的改变。 𐟌Ÿ𐟌Ÿ𐟌Ÿ 压力对猫咪社交健康的影响社交健康指的是个体与他者之间的各种互动，无论是同种动物还是异种动物。对于人类来说，如果一个人与另一个处于高压环境的人接触，前者也会出现压力反应。因为大多数主人都将猫咪视为家庭成员，他们的压力可能会影响主人，进而影响两者之间的关系。对于动物来说，社交恐惧症是最具代表性的问题。当一只紧张的猫咪采取主动策略来应对高压情境，比如对家庭成员或其他猫咪展现攻击行为，这不仅会对人类和其他猫咪造成影响，还会影响该猫咪的安适。压力是导致猫咪被弃养的最常见原因，而随意大小便则是最常见的行为问题。因此，在兽医专业逐渐承担起宠物整体保健之责任的同时，我们需要采用一些技巧来处理并预防这些问题。

Nature子刊：人类文化的独特性在于开放！过去的研究认为，相较于其他动物，人类能够将知识体系代代相传，这种积累使我们发展出了高度发达的文化。但是，11月7日一项《自然ⷤ𚺧𑻨ጤ𘺣€‹（Nature Human Behaviour）上的研究挑战了这一观点，认为人类文化之所以独特不在于积累，而在于其开放性（open-endedness）。研究人员观察了多种动物的行为和表观遗传学数据，发现多项证据表明动物文化也存在积累。例如，切叶蚁会种植真菌食用，在出发建立新殖民地时会带上母巢的真菌；座头鲸的歌声在群体之间传唱和演化；黑猩猩能学会使用工具；蝗虫会通过表观遗传适应环境。这些发现促使科学家重新审视人类文化，并提出假设：人类文化的独特之处在于“开放性”，即沟通、理解和执行一系列复杂步骤，解决开放性问题的能力。动物缺乏这种多步骤想象力，故无法做出复杂的行为。这项研究为理解人类文化带来了全新的角度。「热门微博」「科研动态」「人类文化」「见闻分享」

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