植物表观遗传学ppt课件
合集下载
表观遗传学(共49张PPT)
遗传信息的传递：中心法则
• 1. DNA自身通过复制传递遗传信息；
• 2. DNA转录成RNA； • 3. RNA自身能够复制 (RNA病毒)；
• 4. RNA能够逆转录成DNA；
• 5. RNA翻译成蛋白质。
• 1939年，生物学家 Conrad Hal Waddington首先在《现代遗传学导论》
微小RNA(microRNA ,miRNA—单链)。
• RNA干扰（RNAi）：是通过小RNA分子在mRNA水平上介导mRNA 的降解诱导特异性序列基因沉默的过程。
• 诱导染色质结构的改变,决定着细胞的分化命运,还对 外源的核酸序列有降解作用以保护本身的基因组。
21
2.长链非编码RNA (long noncoding RNA, lncRNA)
DXPas34 长度超过200bp；
DNA甲基化状态的保
持
11
• （一）DNMTs(DNA methyltransferases)
DNA甲基转移酶 结构特点：
-NH2末端调节结构域，介导胞核定位，调节与其他蛋白相互 作用。DNMT2无。
-COOH末端催化结构域，参与DNA甲基转移反应。 • 1.DNMT1
20
• 三、其他表观遗传过程
• （一）非编码RNA的表观遗传学
• 非编码RNA（non-protein-coding RNA,ncRNA)
• tRNA,rRNA;短链非编码RNA,长链非编码RNA。
• 短链RNA(又称小RNA)，小干涉RNA(short interfering RNA ,siRNA—双链) 和
S-腺苷甲硫氨酸: S-adenosylmethionine,SAM S-腺苷同型半胱氨酸:S-adenosylhomocysteine，SAH
• 1. DNA自身通过复制传递遗传信息；
• 2. DNA转录成RNA； • 3. RNA自身能够复制 (RNA病毒)；
• 4. RNA能够逆转录成DNA；
• 5. RNA翻译成蛋白质。
• 1939年，生物学家 Conrad Hal Waddington首先在《现代遗传学导论》
微小RNA(microRNA ,miRNA—单链)。
• RNA干扰（RNAi）：是通过小RNA分子在mRNA水平上介导mRNA 的降解诱导特异性序列基因沉默的过程。
• 诱导染色质结构的改变,决定着细胞的分化命运,还对 外源的核酸序列有降解作用以保护本身的基因组。
21
2.长链非编码RNA (long noncoding RNA, lncRNA)
DXPas34 长度超过200bp；
DNA甲基化状态的保
持
11
• （一）DNMTs(DNA methyltransferases)
DNA甲基转移酶 结构特点：
-NH2末端调节结构域，介导胞核定位，调节与其他蛋白相互 作用。DNMT2无。
-COOH末端催化结构域，参与DNA甲基转移反应。 • 1.DNMT1
20
• 三、其他表观遗传过程
• （一）非编码RNA的表观遗传学
• 非编码RNA（non-protein-coding RNA,ncRNA)
• tRNA,rRNA;短链非编码RNA,长链非编码RNA。
• 短链RNA(又称小RNA)，小干涉RNA(short interfering RNA ,siRNA—双链) 和
S-腺苷甲硫氨酸: S-adenosylmethionine,SAM S-腺苷同型半胱氨酸:S-adenosylhomocysteine，SAH
表观遗传学简述ppt课件.pptx
总结
表观遗传学信息提供了何时、何地、以何种方式去 执行DNA遗传信息的指令，它通过有丝分裂和减数 分裂将遗传信息从上一代传递给下一代。
决定表观遗传学过程的主要因素为DNA的甲基化、 组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA调控,这4个 因素的相互关系以及它们如何共同来调节染色质 结构还有待进一步研究。
甲基转移作用通常发生在 5′-胞嘧啶位置上, 具有调 节基因表达和保护DNA该 位点不受特定限制酶降解 的作用。
2、组蛋白修饰
组蛋白是真核生物染色体的基本结构蛋白,是一类 小分子碱性蛋白质,有5种类型:H1、H2A、H2B、H3、 H4,它们富含带正电荷的碱性氨基酸,能够同DN中带 负电荷的磷酸基团相互作用。
小组成员及分工
谢吕欣：表观遗传学最新研究进展资料查找 陈绪：表观遗传学作用机制资料查找、PPT报告 庞锡泉：表观遗传学前沿方向资料查找 金丽菁：PPT制作、文献资料汇总整理
THANK YOU FOR WATCHING
染色质重塑是指 在能量驱动下核 小体的置换或重 新排列,它改变了 核小体在基因启 动子区的排列,增 加了基础转录装 置和启动子的可 接近性。染色质 重塑主要包括2 种类型:
依赖共 价结合 反应的 化学修
饰
利用ATP水解所产生的能量使核小体 结构发生如下4种突变：(1)核小体在 DNA上的滑动；（2）DNA和核小体的 解离；（3）将组蛋白八聚体从染色 质上去除；（4）组蛋白变异体和经 典组蛋白间的置换
表观遗传学的前沿研究与进展
1.非编码RNA的进展
随着复杂性的增加，非蛋白质编码序列日益成为多细 胞生物的基因组的主导者，其相反与蛋白质编码基因， 相当的稳定。它能够在大多数哺乳动物基因组，甚至 所有真核生物细胞和组织中表达，越来越多的证据表 明，非编码ＲＮＡ的表达涉及到基因表达的调控。
《表观遗传学》PPT课件
❖ 复制过程中，组蛋白更易与新核结合。 ❖ 转录过程中，核心组蛋白从DNA分离出来，并加
速转录中所需蛋白与相应位点结合。
2021/4/23
南京农业大学 生命科学学院 生物化学与分子生物学系
16
组蛋白低乙酰化促进DNA甲基化
❖ 脊椎动物中，含甲基化DNA结合结构域的蛋白， 如MeCP2或MBD（DNA甲基化结合蛋白）可作为 接头分子将甲基化胞嘧啶连接到组蛋白去乙酰化 复合物上。
23
X染色体失活
❖ 失活X染色体即为巴氏小体。 ❖ 失活X染色体特点：
组蛋白H4不被乙酰化 CpG岛的高度甲基化
巴氏小体
2021/年4/42月3 23日
南京农业大学 生命科学学院 生物化学与分子生物学系
24
表观遗传学的意义
❖ 表观遗传学已成为生命科学中普遍关注的前沿，在功能 基因组时代尤其如此。它是生命科学中一个普遍而又十分 重要的新的研究领域。它不仅对基因表达、调控、遗传有 重要作用，而且在肿瘤、免疫等许多疾病的发生和防治中 亦具有十分重要的意义。
白修饰、染色质重塑。
❖ 基因组印迹特点：
基因组印迹依靠单亲传递某种性状的遗传信息，被印 迹的基因会随着其来自父源或母源而表现不同，即源 自双亲的两个等位基因中一个不表达或表达很弱。
不遵循孟德尔定律，是一种典型的非孟德尔遗传，正 反交结果不同。
❖ 基因组印迹的机制:
配子在形成过程中，DNA产生的甲基化、核组蛋白产生 的乙酰化、磷酸化和泛素化等修饰，使基因的表达模 式发生了改变。
2021/年4/42月3 23日
南京农业大学 生命科学学院 生物化学与分子生物学系
20
基 因 组印 迹
❖ 由正反交实验可以看出：
印迹基因的正反交结果不一致、不符合孟德尔 定律。
速转录中所需蛋白与相应位点结合。
2021/4/23
南京农业大学 生命科学学院 生物化学与分子生物学系
16
组蛋白低乙酰化促进DNA甲基化
❖ 脊椎动物中，含甲基化DNA结合结构域的蛋白， 如MeCP2或MBD（DNA甲基化结合蛋白）可作为 接头分子将甲基化胞嘧啶连接到组蛋白去乙酰化 复合物上。
23
X染色体失活
❖ 失活X染色体即为巴氏小体。 ❖ 失活X染色体特点：
组蛋白H4不被乙酰化 CpG岛的高度甲基化
巴氏小体
2021/年4/42月3 23日
南京农业大学 生命科学学院 生物化学与分子生物学系
24
表观遗传学的意义
❖ 表观遗传学已成为生命科学中普遍关注的前沿，在功能 基因组时代尤其如此。它是生命科学中一个普遍而又十分 重要的新的研究领域。它不仅对基因表达、调控、遗传有 重要作用，而且在肿瘤、免疫等许多疾病的发生和防治中 亦具有十分重要的意义。
白修饰、染色质重塑。
❖ 基因组印迹特点：
基因组印迹依靠单亲传递某种性状的遗传信息，被印 迹的基因会随着其来自父源或母源而表现不同，即源 自双亲的两个等位基因中一个不表达或表达很弱。
不遵循孟德尔定律，是一种典型的非孟德尔遗传，正 反交结果不同。
❖ 基因组印迹的机制:
配子在形成过程中，DNA产生的甲基化、核组蛋白产生 的乙酰化、磷酸化和泛素化等修饰，使基因的表达模 式发生了改变。
2021/年4/42月3 23日
南京农业大学 生命科学学院 生物化学与分子生物学系
20
基 因 组印 迹
❖ 由正反交实验可以看出：
印迹基因的正反交结果不一致、不符合孟德尔 定律。
表观遗传学概论课件
03
表观遗传变异与疾病关系
肿瘤发生发展中表观遗传变异作用
DNA甲基化异常
抑癌基因高甲基化导致沉默，原癌基因低甲基化而活 化。
组蛋白修饰改变
组蛋白乙酰化、甲基化等修饰异常影响染色质结构和 基因表达。
非编码RNA调控
miRNA、lncRNA等通过调控靶基因表达参与肿瘤发 生发展。
神经系统疾病中表观遗传变异影响
脂肪代谢异常
表观遗传变异调控脂肪细胞分化和脂质代谢相 关基因表达，引发脂肪代谢异常。
糖尿病及其并发症
表观遗传变异在糖尿病及其并发症的发生发展中发挥重要作用。
其他类型疾病与表观遗传变异关系
自身免疫性疾病
表观遗传变异影响免疫细胞分化和功能，导 致自身免疫性疾病。
心血管疾病
表观遗传变异与高血压、动脉粥样硬化等心 血管疾病的发生发展有关。
表观遗传学特点
在不改变DNA序列的前提下，通 过DNA甲基化、组蛋白修饰等方 式调控基因表达。
表观遗传学与遗传学关系
表观遗传学与遗传学相互补充，共同揭示生物遗 传信息的传递和表达机制。
遗传学关注基因序列的遗传信息，而表观遗传学 关注基因表达的调控机制。
二者在生物发育、疾病发生发展等方面具有密切 联系。
组蛋白修饰
定义
组蛋白修饰是指对组蛋白 分子进行化学修饰的过程 ，包括乙酰化、甲基化、 磷酸化等。
机制
通过组蛋白修饰酶的催化 作用，对组蛋白的特定氨 基酸残基进行修饰，改变 组蛋白的电荷和构象。
功能
影响染色质的结构和功能 ，进而调控基因的表达。 与细胞分化、发育、记忆 等生物学过程密切相关。
非编码RNA调控
甲基化DNA免疫共沉淀技术
利用特异性抗体与甲基化DNA结合，通过免疫共 沉淀的方法富集甲基化DNA片段，再进行高通量 测序分析。
植物表观遗传学
非编码RNA研究技术
1 2
RNA测序（RNA-seq） 通过高通量测序技术对转录组进行全面分析，揭 示非编码RNA的种类、表达水平和功能。
Northern blot
利用特异性探针与非编码RNA结合，通过杂交和 显影技术分析非编码RNA的表达情况。
3
RNA干扰（RNAi）
利用特异性siRNA或miRNA抑制目标非编码 RNA的表达，研究其在植物生长发育和逆境响应 中的作用。
02 03
解析植物对环境适应的分子机制
植物经常面临各种环境压力，如干旱、高温、盐碱等。表观遗传学机制 可以帮助植物适应这些压力，通过研究这些机制，可以了解植物如何适 应环境。
为植物基因工程提供新的思路和方法
传统的植物基因工程主要关注基因序列的改变，而表观遗传学则为基因 表达调控提供了新的思路和方法，可以更加精准地改良植物性状。
多样性产生
通过表观遗传调控，同一 基因型植物可表现出不同 的表型应用
发掘抗逆基因资源
利用表观遗传学手段，可 发掘和鉴定更多与抗逆性 状相关的基因资源。
创制抗逆新品种
通过表观遗传操作，可实 现抗逆性状的定向改良， 创制适应不同逆境环境的 新品种。
组蛋白修饰是由特定的酶催化的，如组蛋白乙酰转移酶（HATs）和组蛋白去乙酰化酶（HDACs）分别负责组蛋白的乙酰 化和去乙酰化。其他类型的组蛋白修饰也有相应的酶来催化。
组蛋白修饰的功能 组蛋白修饰在植物表观遗传学中发挥着重要作用，包括基因表达的调控、DNA复制和修复的协调、染色 质高级结构的形成等。
逆境胁迫响应
02
利用表观遗传学手段提高植物对逆境胁迫的抵抗能力，如抗旱、
抗寒、抗病等。
基因功能研究
03
表观遗传学.ppt
差异甲基化母源 染色体上的ICs的甲基化呈现出分化状态。
Beckwith-Wiedemann综合征(BWS)是一种过度生长综合 征,常伴有肥胖和先天性脐疝等症状，并有儿童期肿瘤 易患倾向。
它起源于染色体11p15.5区段的多种能造
成该区段印迹基因表达失衡的遗传学和表观遗
在PWS和AS患者中发现，微小染色体缺失集中 的区域有成簇排列的富含CpG岛的基因表达调控元 件，称为印迹中心(imprinting centers , ICs)。
在父源和母源染色体上，这些调控元件的CpG 岛呈现甲基化型的明显差异。
例如 SNRPN的23个 母源 完全甲基化
CpG二联核苷 父源 非甲基化
closed structure that can no longer be accessed by the transcriptional machinery.
组成核小体的组蛋白可以被多种化学加合物所 修饰，如磷酸化、乙酰化和甲基化等，组蛋白的这 类结构修饰可使染色质的构型发生改变，称为染色 质构型重塑。组蛋白中不同氨基酸残基的乙酰化一 般与活化的染色质构型常染色质(euchromatin)和 有表达活性的基因相关联；而组蛋白的甲基化则与 浓缩的异染色质(hetero-chromatin)和表达受抑的 基因相关联。
activity. Methylated cytosines are recognized by methyl-CpG-binding proteins (MBDs), which in turn recruit histone deacetylases (HDACs) to the site of methylation, convert-ing the chromatin into a
Beckwith-Wiedemann综合征(BWS)是一种过度生长综合 征,常伴有肥胖和先天性脐疝等症状，并有儿童期肿瘤 易患倾向。
它起源于染色体11p15.5区段的多种能造
成该区段印迹基因表达失衡的遗传学和表观遗
在PWS和AS患者中发现，微小染色体缺失集中 的区域有成簇排列的富含CpG岛的基因表达调控元 件，称为印迹中心(imprinting centers , ICs)。
在父源和母源染色体上，这些调控元件的CpG 岛呈现甲基化型的明显差异。
例如 SNRPN的23个 母源 完全甲基化
CpG二联核苷 父源 非甲基化
closed structure that can no longer be accessed by the transcriptional machinery.
组成核小体的组蛋白可以被多种化学加合物所 修饰，如磷酸化、乙酰化和甲基化等，组蛋白的这 类结构修饰可使染色质的构型发生改变，称为染色 质构型重塑。组蛋白中不同氨基酸残基的乙酰化一 般与活化的染色质构型常染色质(euchromatin)和 有表达活性的基因相关联；而组蛋白的甲基化则与 浓缩的异染色质(hetero-chromatin)和表达受抑的 基因相关联。
activity. Methylated cytosines are recognized by methyl-CpG-binding proteins (MBDs), which in turn recruit histone deacetylases (HDACs) to the site of methylation, convert-ing the chromatin into a
第十一章-表观遗传学PPT课件
二、基因组印迹(genomic imprinting)
概念：依赖于父、母源性的等位基因的差异性 表达，即父亲和母亲的基因组在个体发育中有 着不同的影响，这种现象称基因组印迹。
两个亲本的等位基因差异性甲基化是基因组印 迹现象的基础。
疾病的基础： 15q11-13 微缺失
Prader-Willi syndrome, PWS（父源）：肥胖、矮 小, 中度智力低下
2. 表遗传（epigenetic）信息
，提供何时、何地、如何应
用遗传学信息的指令，保证
基因适时启闭
One genome--------multiple epigenome
-
12
一、表观遗传修饰
表达模式的信息标记： DNA特定碱基的修饰：胞嘧啶的甲基化； 染色质构型重塑：如，组蛋白的乙酰化、 甲基化
果蝇中的杂色（眼）位置效应（positioneffect variegation）： 野生红眼基因W+（显性） 突变白眼基因w（隐性）
基因定位于X染色体长臂末端
W+
“W+/W+”和“W+/w”均表现正常红眼 意外情况： W+异位至着丝粒附近（异染
色质区）， “W+/w”杂合体表现为花斑 眼（杂色），即：部分细胞正常红色， 部分少量红色，部分白色。
设计实验拟解决：“RNA 干扰”是否与转入的RNA 结构有关。
-
22
意外发现：导入双链RNA的产生功能干扰的有效 性远高于导入单链RNA, sense or antisense RNA导入均如此。
仅需少数分子即可产生干扰效应，提示酶促反 应或分子扩增的存在。
-
23
上述现象提示： 1. 存在超越简单反义RNA作用的机理。 2. RNA靶向的作用也不能排除。 3. 同时可能存在RNA与染色质的直接作用，影 响RNA的转录。
表观遗传学简介ppt课件
表观遗传学简介
Jomi
20131121
·表观遗传学简介
基因突变？？
2
·表观遗传学简介
·表观遗传学概述 ·表观遗传学研究内容 ·表观遗传学研究意义
3
·表观遗传学概述
-表观遗传（Epigenetics）
所谓表观遗传就是不基于DNA差异的核酸遗传。即细胞 分裂过程中，DNA 序列不变的前提下，全基因组的基因表达 调控所决定的表型遗传，涉及染色质重编程、整体的基因表 达调控（如隔离子，增强子，弱化子，DNA甲基化，组蛋白 修饰等功能 ), 及基因型对表型的决定作用。
泛 素 是一种存在于大多数真核细胞中的小蛋白 ， 它的主 要功能是标记需要分解掉的蛋白质，使其被水解 ； 当附有泛 素的蛋白质移动到桶状的蛋白酶的时候，蛋白酶就会将该蛋 白质水解 ， 泛素也可以标记跨膜蛋白，如受体，将其从细胞 膜上除去。
17
·表观遗传学研究内容
-染色质重塑（chromatin remodeling）
·转录抑制复合物干扰基因转录。 甲基化DNA结合蛋白与启动子区内的甲基化CpG岛结合，再与其
他一些蛋白共同形成转录抑制复合物（TRC），阻止转录因子与启动子 区靶序列的结合，从而影响基因的转录。
·通过改变染色质结构而抑制基因表达。 染色质构型变化伴随着组氨酸的乙酰化和去乙酰化，许多乙酰化和
去乙酰化本身就分别是转录增强子和转录阻遏物蛋白。
21
·表观遗传学研究内容
siRNA介导的RNAi
22
·表观遗传学研究内容
miRNA（microRNA）介导的RNAi
23
·表观遗传学研究内容
-其他内容
转录后基因沉默（Post-transcriptional Gene Silencing ,PTGS） 研究结果发现有大量的转基因植株不能正常表达，通常这并不是由
Jomi
20131121
·表观遗传学简介
基因突变？？
2
·表观遗传学简介
·表观遗传学概述 ·表观遗传学研究内容 ·表观遗传学研究意义
3
·表观遗传学概述
-表观遗传（Epigenetics）
所谓表观遗传就是不基于DNA差异的核酸遗传。即细胞 分裂过程中，DNA 序列不变的前提下，全基因组的基因表达 调控所决定的表型遗传，涉及染色质重编程、整体的基因表 达调控（如隔离子，增强子，弱化子，DNA甲基化，组蛋白 修饰等功能 ), 及基因型对表型的决定作用。
泛 素 是一种存在于大多数真核细胞中的小蛋白 ， 它的主 要功能是标记需要分解掉的蛋白质，使其被水解 ； 当附有泛 素的蛋白质移动到桶状的蛋白酶的时候，蛋白酶就会将该蛋 白质水解 ， 泛素也可以标记跨膜蛋白，如受体，将其从细胞 膜上除去。
17
·表观遗传学研究内容
-染色质重塑（chromatin remodeling）
·转录抑制复合物干扰基因转录。 甲基化DNA结合蛋白与启动子区内的甲基化CpG岛结合，再与其
他一些蛋白共同形成转录抑制复合物（TRC），阻止转录因子与启动子 区靶序列的结合，从而影响基因的转录。
·通过改变染色质结构而抑制基因表达。 染色质构型变化伴随着组氨酸的乙酰化和去乙酰化，许多乙酰化和
去乙酰化本身就分别是转录增强子和转录阻遏物蛋白。
21
·表观遗传学研究内容
siRNA介导的RNAi
22
·表观遗传学研究内容
miRNA（microRNA）介导的RNAi
23
·表观遗传学研究内容
-其他内容
转录后基因沉默（Post-transcriptional Gene Silencing ,PTGS） 研究结果发现有大量的转基因植株不能正常表达，通常这并不是由
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
J Genet. 22, 299–334.
Hinton, T., and Goodsmith, W. (1950). An analysis of phenotypic reversions at the brown locus in Drosophila. J. Exp. Zool. 114, 103–114.
. Federal Republic of Germany
One monomeric and three oligomeric potato spindle tuber viroid (PSTVd) cDNA units were introduced into the tobacco genome via the Agrobacterium-mediated leaf-disc transformation.
Mette MF, van der Winden J, Matzke MA, Matzke AJ. Production of aberrant promoter transcripts contributes to methylation and silencing of unlinked homologous promoters in trans. EMBO J. 1999 18:241-8.
Paramutation has been extensively characterized at three maize loci: r1,b1
（helixloop-helix (bHLH) factors）, and
pl1(myb)
Brink (1956, 1958) 首先描述了r1基因的 Paramutation 现象
植物甲基化DNA分子机制研究的 遗传学方法
1. 利用DNA甲基化敏感的酶，酶切基因 组DNA，检测甲基化程度的变化 （centromeric repetitive DNA ）
Wassenegger M, Heimes S, Riedel L, Sänger HL. RNA-directed de novo methylation of genomic sequences in plants Cell. 1994 Feb 11;76(3):567-76
Max-Planck-Institut für Biochemie, Abteilung Viroidforschung, Martinsried,
RNA dependent RNA Pol IV
Dorweiler et al, Plant cell, 2000 Alleman et al., Nature, 2006, 442:295-8.
853-bp repeats
In B-I: more methylation, but more open chromatin structure
Chandler et al, PMB, 2000
Chandler et al, PMB, 2000
With activating mutator
Chandler et al, PMB, 2000
Paramutation 是由基因控制的
mop1: mediator of
tion1，
In B-P: less methylation, more dense chromatin structure
High expression
Low expression
Stam et al., 2002, Gene & Dev
Henderson IR, Jacobsen SE. Nature, 2007447:418-24
植物表观遗传学
Tel: 6273-3733 Email:
Epigenetics（表观遗传学）:是指以不涉及到 DNA序列的改变、但可以通过有丝分裂和减数分 裂进行遗传的生物现象。
自然界中的表观遗传学现象： Paramutation
最早的例子来自果蝇的变化。
Muller, H.J. (1930). Types of visible variations induced by x-rays in Drosophila.
目前表观遗传学研究概况
拟南芥作为模式植物的优点: 1.个体小，易于管理 2.生长周期短，种子量大 3.易于转化，进行基因功能研究 4.基因组小，重复序列少，完成测序
表观遗传学的分子生物学机制包括： •DNA甲基化 •组蛋白修饰 •染色质重组 •RNA干扰
植物DNA甲基化的分子机制
A DNA molecule consists of two strands, each strand = polynucleotide. Strands held together by hydrogen bonds between complementary nucleotide pairs: Adenine with Thymine, Cytosine with Guanine.
生甲基化的胞嘧啶脱氨基转变成尿嘧啶,而甲 基化的胞嘧啶保持不变，PCR扩增所需片段, 则尿嘧啶全部转化成胸腺嘧啶，最后,对PCR 产物进行测序 3. HPLC：整体基因组甲基化水平, 4. 免疫化学法：利用特异的5mC抗体，结合整 体基因组芯片，测定DNA甲基化区域
RNA介导的DNA甲基化最初发现
Mette MF, Aufsatz W, van der Winden J, Matzke MA, Matzke AJ. Transcriptional silencing and promoter methylation triggered by double-stranded RNA. EMBO J. 2000 19: 5194-201.
CH3
double-helix structure
植物DNA甲基化的形式
CH3 动植物共有
CG
CH3 CNG
CH3 CHH (C/A/T)
DNA甲基化的生物学意义： 1.调控转座子的活性，保护基因组DNA 2.调控基因的表达
如何研究植物的DNA甲基化
1. DNA甲基化敏感的限制性内切酶 2. 亚硫酸氢钠测序：重亚硫酸盐使DNA中未发
Hinton, T., and Goodsmith, W. (1950). An analysis of phenotypic reversions at the brown locus in Drosophila. J. Exp. Zool. 114, 103–114.
. Federal Republic of Germany
One monomeric and three oligomeric potato spindle tuber viroid (PSTVd) cDNA units were introduced into the tobacco genome via the Agrobacterium-mediated leaf-disc transformation.
Mette MF, van der Winden J, Matzke MA, Matzke AJ. Production of aberrant promoter transcripts contributes to methylation and silencing of unlinked homologous promoters in trans. EMBO J. 1999 18:241-8.
Paramutation has been extensively characterized at three maize loci: r1,b1
（helixloop-helix (bHLH) factors）, and
pl1(myb)
Brink (1956, 1958) 首先描述了r1基因的 Paramutation 现象
植物甲基化DNA分子机制研究的 遗传学方法
1. 利用DNA甲基化敏感的酶，酶切基因 组DNA，检测甲基化程度的变化 （centromeric repetitive DNA ）
Wassenegger M, Heimes S, Riedel L, Sänger HL. RNA-directed de novo methylation of genomic sequences in plants Cell. 1994 Feb 11;76(3):567-76
Max-Planck-Institut für Biochemie, Abteilung Viroidforschung, Martinsried,
RNA dependent RNA Pol IV
Dorweiler et al, Plant cell, 2000 Alleman et al., Nature, 2006, 442:295-8.
853-bp repeats
In B-I: more methylation, but more open chromatin structure
Chandler et al, PMB, 2000
Chandler et al, PMB, 2000
With activating mutator
Chandler et al, PMB, 2000
Paramutation 是由基因控制的
mop1: mediator of
tion1，
In B-P: less methylation, more dense chromatin structure
High expression
Low expression
Stam et al., 2002, Gene & Dev
Henderson IR, Jacobsen SE. Nature, 2007447:418-24
植物表观遗传学
Tel: 6273-3733 Email:
Epigenetics（表观遗传学）:是指以不涉及到 DNA序列的改变、但可以通过有丝分裂和减数分 裂进行遗传的生物现象。
自然界中的表观遗传学现象： Paramutation
最早的例子来自果蝇的变化。
Muller, H.J. (1930). Types of visible variations induced by x-rays in Drosophila.
目前表观遗传学研究概况
拟南芥作为模式植物的优点: 1.个体小，易于管理 2.生长周期短，种子量大 3.易于转化，进行基因功能研究 4.基因组小，重复序列少，完成测序
表观遗传学的分子生物学机制包括： •DNA甲基化 •组蛋白修饰 •染色质重组 •RNA干扰
植物DNA甲基化的分子机制
A DNA molecule consists of two strands, each strand = polynucleotide. Strands held together by hydrogen bonds between complementary nucleotide pairs: Adenine with Thymine, Cytosine with Guanine.
生甲基化的胞嘧啶脱氨基转变成尿嘧啶,而甲 基化的胞嘧啶保持不变，PCR扩增所需片段, 则尿嘧啶全部转化成胸腺嘧啶，最后,对PCR 产物进行测序 3. HPLC：整体基因组甲基化水平, 4. 免疫化学法：利用特异的5mC抗体，结合整 体基因组芯片，测定DNA甲基化区域
RNA介导的DNA甲基化最初发现
Mette MF, Aufsatz W, van der Winden J, Matzke MA, Matzke AJ. Transcriptional silencing and promoter methylation triggered by double-stranded RNA. EMBO J. 2000 19: 5194-201.
CH3
double-helix structure
植物DNA甲基化的形式
CH3 动植物共有
CG
CH3 CNG
CH3 CHH (C/A/T)
DNA甲基化的生物学意义： 1.调控转座子的活性，保护基因组DNA 2.调控基因的表达
如何研究植物的DNA甲基化
1. DNA甲基化敏感的限制性内切酶 2. 亚硫酸氢钠测序：重亚硫酸盐使DNA中未发