表观遗传：组蛋白甲基化、磷酸化解决方案
表观遗传调控的生物学机制
表观遗传调控的生物学机制随着分子生物学和基因技术的不断发展，越来越多的生物学家开始重视表观遗传调控这一领域的研究。
表观遗传调控是指不依赖于基因序列改变的遗传调控机制。
这种调控机制可以影响基因表达、细胞分化和发育等生物过程，对于维持生物体正常发育和生理功能具有重要作用。
本文将就表观遗传调控的生物学机制做详细介绍。
一、 DNA 甲基化DNA 甲基化是一种广泛存在于真核生物中的表观遗传调控机制。
它是通过在 DNA 分子上引入甲基基团来改变 DNA 的结构和功能。
甲基化主要发生在 CpG 位点上，即 DNA 分子中 Cytosine 与 Guanine 的连接点。
在哺乳动物中，DNA 甲基化主要由 DNA 甲基转移酶 (DNMT) 完成。
DNA 甲基化在肿瘤、发育和干细胞分化等生物过程中具有重要作用。
二、染色质修饰染色质修饰是指通过化学修饰改变染色质的生物学性质。
染色质修饰包括histone 乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化等调控机制。
具体来说，当组蛋白受到乙酰化、磷酸化等修饰后，可以影响基因的三维结构，进而影响染色质上基因转录的可及性、基因表达的水平和方式、DNA 复制和修复等过程。
染色质修饰也是一种重要的表观遗传调控机制。
三、非编码 RNA 的调控机制非编码 RNA ( non-coding RNA，ncRNA) 包括各式各样的 RNA，如小 RNA、长链RNA、小核 RNA 等。
这些 RNA 并不编码蛋白质，但具有在基因表达调控、基因剪接、转录后加工和形态建成等方面的重要作用。
其中，小 RNA 又可分为 microRNA (miRNA)、short interfering RNA (siRNA) 和 piwi-RNA (piRNA) 等。
这些 RNA 通过基因表达、蛋白质转化等过程影响细胞和个体的基因表达和功能。
四、 DNA 序列的调控机制DNA 序列不仅包含基因编码的序列，还包括一些转录调控元件 (transcriptional regulatory element, TRE)。
组蛋白修饰及其功能(乙酰化,甲基化,磷酸化等)-于凯讲解学习
表观遗传学（epigentics）是研究不改变DNA序列而由于其外 部修饰引起的基因开放与否的学科，涉及的主要机制有DNA甲基 化、组蛋白修饰、基因印记、RNA干扰等。其中研究得最多是 DNA甲基化和组蛋白乙酰化、组蛋白甲基化，这些修饰与活化或 失活染色质的结构形成相关。
染色质是由许多核小体组成的，大部分真核生物中有5种富含 碱性氨基酸的组蛋白，即H1，H2A，H2B，H3和H4。H2A，H2B， H3和H4各2个分子构成的8聚体是核小体的核心部分，H1的作用是 与线形 DNA结合以帮助后者形成高级结构。
组蛋白翻译完成后，其氨基尾巴会发生多种共价修饰，如乙 酰化、甲基化、磷酸化，泛素化和ADP核糖基化等，这些修饰都 是可逆性修饰，这些修饰共同构成了“组蛋白密码”。
1. 组蛋白乙酰化
核心组蛋白乙酰化反应多发生在核心组蛋白 N端碱性氨基 酸集中区的特定 Lys 残基。组蛋白乙酰化由组蛋白乙酰转移酶 （histone acetyltransferase，HAT）和组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）协调进行。HAT通过将乙酰辅酶 A 的乙酰 基转移到 Lys 的NH+，中和掉一个正电荷。 HDAC使组蛋白去乙 酰化，与带负电荷的DNA紧密结合，染色质致密卷曲，基因的 转录受到抑制。
2. 组蛋白的甲基化
组蛋白甲基化是由组蛋白甲基化转移酶（histone methyl transferase，HMT）完成的。甲基化可发生在组 蛋白的赖氨酸和精氨酸残基上，而且赖氨酸残基能够 发生单、双、三甲基化，而精氨酸残基能够单、双甲 基化，这些不同程度的甲基化极大地增加了组蛋白修 饰和调节基因表达的复杂性。
局部乙酰化举例
当DNA与核小体尚未解开缠绕时，转录激活因子如糖皮质激素受体可以和DNA上相应 的反应元件（GRE）结合。当结合至GRE之后，糖皮质激素募集共激活因子如CBP到染色 体上的靶转录基因区。此时，共激活因子利用HAT活性使得结合在DNA启动子区域的核心 组蛋白乙酰化，进而使DNA与组蛋白结合减弱，核小体释放，转录因子和RNA聚合酶可以 与DNA上特异的启动子结合，启动靶基因的转录。
基因调控的表观遗传机制
基因调控的表观遗传机制表观遗传学是研究基因调控的一项重要领域，它探讨了基因表达在细胞和个体发育过程中的调控机制。
表观遗传机制在细胞分化、组织发育以及疾病发生等方面扮演着重要的角色。
本文将介绍基因调控的表观遗传机制及其在生物学研究中的应用。
一、DNA甲基化DNA甲基化是一种常见的表观遗传调控机制，通过在DNA链上添加甲基化基团，改变基因的表达水平。
DNA甲基化主要发生在CpG二核苷酸位点上，可以抑制基因转录，影响基因的表达。
DNA甲基化在胚胎发育、细胞分化以及疾病发生中起着至关重要的作用。
二、组蛋白修饰组蛋白修饰是另一个重要的表观遗传调控机制，通过改变组织染色质的结构和稳定性，来调节基因的表达。
这些修饰包括乙酰化、甲基化、磷酸化等。
乙酰化通过添加乙酰基来松弛染色质结构，促进基因转录。
甲基化和磷酸化则有不同的影响，可以抑制或促进基因的表达。
组蛋白修饰在细胞命运决定中起着重要作用，对于细胞分化和组织发育至关重要。
三、非编码RNA的调控非编码RNA是一类不具有蛋白质编码功能的RNA分子，它们通过与DNA或其他RNA分子相互作用，参与基因调控。
这些非编码RNA包括小分子RNA、长非编码RNA等。
它们可以与DNA序列互补结合，靶向调节基因的转录和翻译。
非编码RNA的发现和研究对于揭示基因调控网络提供了重要线索。
四、染色质重塑染色质重塑是指通过改变染色质结构和空间组织来影响基因的表达。
染色质受到细胞核内的组织和环境的影响，通过复合体的形成调控染色质的结构和与转录因子的相互作用。
这种结构调控使得特定的基因区域可以更容易地被转录因子识别和结合，调节基因的转录水平。
表观遗传机制不仅在正常生物发育过程中起着关键的作用，也在疾病的发生和发展中扮演着重要角色。
例如，表观遗传变异在某些肿瘤的发生过程中起到了重要的作用。
对于揭示表观遗传机制的研究不仅有助于我们理解生物学的基本原理，还为疾病的防治提供了新的思路和目标。
总结起来，基因调控的表观遗传机制在生物学研究中具有重要意义。
表观遗传学——甲基化，组蛋白修饰
表观遗传学——甲基化，组蛋⽩修饰参考资料：1.2.3.1.什么是表观遗传学？举个例⼦：同卵双⽣的双胞胎个体，从遗传学⾓度说他们的DNA序列是⼀致的，但多种表型存在⼀些差异。
经典的孟德尔遗传定律和⽣物学表型之间还存在另外⼀层调控因素，即表观遗传。
表观遗传（Epigenetics）是指DNA序列未发⽣变化，但基因表达却发⽣了可遗传改变。
这种改变的特点：可遗传性；可逆性；没有DNA序列的变化。
可逆性：表观遗传的修饰⽅式可以在某些因素的条件下被去除。
这使得通过调控表观遗传来影响⽣物学性状称为可能。
表观遗传改变主要从四个层⾯调控基因表达（1）DNA甲基化：DNA共价结合甲基基团，使相同序列等位基因处于不同修饰状态；（2）组蛋⽩修饰：通过对结合DNA的组蛋⽩进⾏不同的化学修饰实现对基因表达的调控；（3）染⾊质重塑：通过改变染⾊质的空间构象实现对基因表达的调控；（4）⾮编码RNA的调控：RNA可通过某些机制实现对基因转录和转录后的调控。
2.DNA甲基化DNA序列上特定的碱基在DNA甲基转移酶（DNMT）的催化作⽤下，以S-腺苷甲硫氨酸（SAM）作为甲基供体，通过共价结合的⽅式获得⼀个甲基基团的化学修饰过程。
最常见能够被甲基化的碱基是胞嘧啶（C），此外腺嘌呤，鸟嘌呤也可以被甲基化。
下图是5甲基胞嘧啶。
在4位上是⼀个胺基，5位上没有其他基团的结合。
在SAM提供甲基的情况下，在DNMT(DNA甲基转移酶)的作⽤下，甲基从SAM转移到胞嘧啶的5位，成为了5甲基胞嘧啶。
DNA甲基转移酶根据序列的同源性和功能，真核⽣物DNA甲基化转移酶主要分为：Dnmt 1, Dnmt2 和Dnmt 3.Dnmt 1参与序列甲基化的维持； Dnmt 3主要作⽤是从头甲基化。
a图左边的序列通过Dnmt 3的作⽤转化为右边的序列，这两个序列的差别是，所有的C（互补链上）被甲基化，这是⼀种重头甲基化的⽅式。
b图中左边的序列其中⼀条链上C位点被甲基化，互补链上的C没有甲基化，可以在甲基化维持酶（Dnmt 1）的作⽤下可以使得另外⼀条⾮甲基化的链进⾏甲基化。
表观遗传学中的组蛋白修饰
表观遗传学中的组蛋白修饰表观遗传学（Epigenetics）是指生物体连续遗传物质DNA外的遗传现象，主要由DNA甲基化、组蛋白修饰及非编码RNA调控等组成。
其中，组蛋白修饰所起的作用至关重要。
组蛋白修饰指的是在组蛋白蛋白质上发生的一系列化学改变，这些改变对核糖体的结构形态、染色体紧密度、基因转录等方面均有影响。
组蛋白是核糖体的主要构成成分之一，同时也是染色体最基本的组成单元。
组蛋白由多个核心组成，核心之间由疏松的连续的螺旋桥相连成稳定的纤维。
组蛋白的N端和C端是蛋白质的结构域，在不同的化学修饰下形成不同的组蛋白状态。
在表观遗传学中，常见的组蛋白修饰包括：甲基化、磷酸化、泛素化、醋酸化等，其中甲基化和磷酸化是最为常见的组蛋白修饰。
甲基化是指通过在DNA分子中甲基化腺嘌呤（5mC）以及克莱宁岛（CpG）保护性甲基化，改变基因表达的生物修饰作用。
与此类似，组蛋白中也存在一种改变基因表达的修饰方式，即甲基化的同家族修饰方式——组蛋白甲基化。
组蛋白甲基化（Histone Methylation）是指在组蛋白的氨基酸中添加一个或多个甲基，从而改变组蛋白在多个核糖体结构中的位置、DNA和组蛋白之间的相互作用等，进而影响细胞的染色质结构、基因的表达以及染色质复制等生理过程。
组蛋白甲基化通常通过酶催化完成。
其中，Histone lysine methyltransferase（HKMT）是组蛋白甲基转移酶（HMT），它主要促进Lysine残基变异，并与若干组蛋白蛋白质相互作用，调控染色质的空间结构。
相对应的，组蛋白甲基脱去酶（HDM）也是组蛋白修饰中很重要的一环。
它不仅与HKMT相对应，而且通过去除组蛋白上的甲基，以及改变组蛋白的空间位置，同时在RNA 多样性中也有一定的作用。
研究表明，组蛋白甲基化的水平与胚胎干细胞分化程度、乳腺癌病变程度、血液恶性肿瘤等生理生化过程有着密切的关系。
总之，组蛋白修饰是表观遗传学研究中的重要方向之一。
组蛋白修饰及其功能(乙酰化,甲基化,磷酸化等)
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组蛋白修饰的生物学意义
尤其是组蛋白乙酰化、甲基化修饰能为相关调控蛋白提供其在组蛋白上的附着位点，改变染色质结 构和活性。一般来说，组蛋白乙酰化能选择性的使某些染色质区域的结构从紧密变得松散，开放某 些基因的转录，增强其表达水平。而组蛋白甲基化既可抑制也可增强基因表达。乙酰化修饰和甲基 化修饰往往是相互排斥的。在细胞有丝分裂和凋亡过程中，磷酸化修饰能调控蛋白质复合体向染色 质集结。
分子效应：乙酰化可能通过对组蛋白电荷以及相互作用蛋 白的影响，增加组蛋白与DNA的排斥力，来调节基因转录。组 蛋白的乙酰化有利于DNA与组蛋白八聚体的解离，核小体结构 松弛，从而使各种转录因子和协同转录因子能与DNA结合位点 特异性结合，激活基因的转录。同时影响泛素与组蛋白的H2A的 结合，导致蛋白质的选择性降解。
及调控蛋白之间交互作用的内在机制； 4. 建立基因表达的调控网络数据库及其分析系统。总之，随着越来越多组蛋白核心结
构区域和修饰方式的确定，组蛋白密码在基因调控过程中的作用会越来越明确。
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9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定 。2021/ 4/15202 1/4/15 Thursda y, April 15, 2021
有丝分裂过程也与特异性组蛋白修饰有显著的相关性。在有丝分裂过程中，有数个组蛋白磷酸化反 应，其中大多数由Aurora B激酶催化。特异性组蛋白修饰可在有丝分裂的不同阶段检测到，在细胞 核分裂中发挥多种功能。
遗传基因的表观遗传调控
遗传基因的表观遗传调控遗传基因的表观遗传调控是指通过改变基因表达方式而不改变DNA序列的变化。
与传统的遗传学研究不同，表观遗传调控关注的是基因在特定环境条件下的表达状态。
表观遗传调控可以通过多种方式实现，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA参与等。
研究表明，表观遗传调控在生物发育、环境适应、疾病发生等过程中起着重要的作用。
一、DNA甲基化的表观遗传调控DNA甲基化是最常见的表观遗传调控机制之一。
通过在DNA链上加上甲基基团，可以使某些基因的表达受到抑制。
DNA甲基化通常发生在CpG二聚体上，CpG岛是DNA序列中富含CpG二聚体的区域。
当CpG岛处于甲基化状态时，相关基因的转录激活因子无法结合到DNA上，导致基因的转录抑制。
二、组蛋白修饰的表观遗传调控组蛋白是染色质结构的主要组成部分，其修饰状态可以影响基因的表达。
组蛋白修饰主要包括翻译后修饰和转录前修饰两种方式。
翻译后修饰包括乙酰化、磷酸化、甲基化等，这些修饰可以调节染色质的紧密度，进而影响基因的可及性。
转录前修饰则包括组蛋白的戏剧性变化，如甲基化、磷酸化和泛素化等。
这些修饰可以作为信号标记，吸引或排斥转录因子和其他调控蛋白的结合，从而调节基因的转录。
三、非编码RNA的参与除了DNA甲基化和组蛋白修饰外，非编码RNA也参与了遗传基因的表观遗传调控。
非编码RNA是指在转录的过程中产生，但不作为蛋白质编码信息的RNA分子。
非编码RNA可以通过与DNA、RNA或蛋白质相互作用来调节基因表达。
其中，微小RNA (miRNA) 可以与mRNA结合，引起mRNA降解或转录抑制，从而抑制目标基因的表达。
长链非编码RNA (lncRNA) 参与在染色质的空间结构和转录调控中起到重要作用。
四、表观遗传调控在生物发育中的作用表观遗传调控在生物发育过程中起着重要的作用。
在胚胎发育中，特定的基因表达模式可以使胚胎细胞分化为不同的组织类型。
这些基因表达模式的调控往往与DNA甲基化和组蛋白修饰密切相关。
表观遗传学主要内容
表观遗传学主要内容全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：表观遗传学是研究遗传物质之外对基因表达所产生影响的科学领域。
表观遗传学主要关注的是通过不影响DNA序列的改变，而对DNA及其相关蛋白进行修饰，从而调控基因表达的方式。
表观遗传学被认为在细胞分化、发育、疾病进展等方面扮演着重要作用。
表观遗传学的主要内容包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA、噬菌体遗传等。
DNA甲基化是最为常见和重要的一种表观遗传学修饰方式。
DNA甲基化是指在DNA链上的胞嘧啶基团上添加甲基基团的修饰过程。
这种修饰可以抑制基因的转录，从而影响基因的表达。
组蛋白修饰是指组蛋白分子的赋予不同化学修饰，如乙酰化、甲基化等，以调节染色质的结构和功能，从而影响染色质的紧密程度和DNA的可读性。
非编码RNA也是表观遗传学研究的热点内容之一。
非编码RNA 是指不编码蛋白质的RNA分子，包括microRNA（miRNA）、长链非编码RNA（lncRNA）等，它们可以通过介导转录后调控基因的表达和功能，参与信号通路的调控等。
以及噬菌体遗传也是表观遗传学的一个新兴研究领域，噬菌体的遗传物质可以传递到宿主细胞中，从而影响宿主的表观遗传修饰状态。
表观遗传学是一门综合了分子生物学、生物化学、基因组学、生物信息学等多学科知识的学科。
通过研究表观遗传学，我们可以更好地理解基因表达调控的机制，揭示疾病发生发展的内在机理，为疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。
表观遗传学的研究也为基因编辑、干细胞治疗等前沿领域的发展提供了重要的理论支持。
随着技术的不断进步和研究的深入，表观遗传学必将为人类健康和生物学研究带来更多的突破和创新。
第二篇示例：表观遗传学是研究表观遗传现象的一门学科，其主要内容包括遗传变异、表观修饰、染色质结构和功能等方面。
表观遗传学是遗传学领域中一个新兴的研究方向，它研究的对象不是DNA序列本身，而是对DNA序列的修饰和调控。
表观遗传学的研究为我们更好地理解基因表达调控机制和疾病发生的机理提供了重要线索。
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表观遗传：组蛋白甲基化、磷酸化解决方案
组蛋白修饰（histone modification）是指组蛋白在相关酶作用下发生甲基化、乙酰化、磷酸化、腺苷酸化、泛素化、ADP核糖基化等修饰的过程。
今天我们来重点说说组蛋白甲基化、组蛋白磷酸化。
一、组蛋白甲基化
组蛋白甲基化是由组蛋白甲基化转移酶（histonemethyl transferase，HMT）完成的。
甲基化可发生在组蛋白的赖氨酸和精氨酸残基上，而且赖氨酸残基能够发生单、双、三甲基化，而精氨酸残基能够单、双甲基化，这些不同程度的甲基化极大地增加了组蛋白修饰和调节基因表达的复杂性。
甲基化的作用位点在赖氨酸（Lys）、精氨酸（Arg）的侧链N原子上。
组蛋白H3的第4、9、27和36位，H4的第20位Lys，H3的第2、l7、26位及H4的第3位Arg都是甲基化的常见位点。
研究表明·，组蛋白精氨酸甲基化是一种相对动态的标记，精氨酸甲基化与基因激活相关，而H3和H4精氨酸的甲基化丢失与基因沉默相关。
相反，赖氨酸甲基化似乎是基因表达调控中一种较为稳定的标记。
例如，H3第4位的赖氨酸残基甲基化与基因激活相关，而第9位和第27位赖氨酸甲基化与基因沉默相关。
此外，H4—K20的甲基化与基因沉默相关，H3—K36和H3—K79的甲基化与基因激活有关。
但应当注意的是，甲基化个数与基因沉默和激活的程度相关。
【1】组蛋白甲基化定量
组蛋白甲基化位点主要发生在H3和H4上面赖氨酸（K）和精氨酸（R）上，且能够发生单、双、三甲基化等。
要按照数学的排列组合，那也是蛮多类型了，举例EpiQuik 组蛋白H3修饰多重检测试剂盒（比色法）（96 次），P-3100-96，EpiQuik组蛋白H3修饰定量试剂盒（比色法）是一组完全的、优化的试剂组合，可以同时定量H3上面21个修饰方式，是一个简单的Elisa检测方法。
【2】组蛋白甲基转移酶（HMTs）分析测定
组蛋白甲基化修饰的时候，需要甲基转移酶来进行催化。
举例：PRMT甲基转移酶（II型特异性）活性/抑制分析试剂盒（比色法）（48次分析），P-3088-48
PRMT甲基转移酶（II型特异性）活性/抑制分析试剂盒（比色法）是包含最佳试剂完整实验组件，它是为简单，快速荧光法测定II型特异性PRMT甲基转移酶（PRMT5和PRMT7）的活性/抑制而设计的.可用于检测包括哺乳动物、植物、真菌和细菌等不同种属来源的培养细胞或新鲜/冻存组织中的核提取物、纯化的酶等样本.
二、组蛋白磷酸化
组蛋白磷酸化是指在组蛋白的四个尾巴上添加一个磷酸基，涉及DNA的损伤。
有一些相关的检测试剂盒和抗体研究。
举例原位组蛋白H3磷酸化（Ser10）检测试剂盒（96次分析），P-7001-96，适用于培养的贴壁细胞原位特异性测量组蛋白H3。
EpiQuik原位组蛋白H3磷酸化（Ser10）检测试剂盒可以原位检测磷酸化的组蛋白H3（Ser10），操作方便，即时可用.本试剂盒提供了一整套必要的试剂和方法来检测贴壁培养细胞中的磷酸化的组蛋白H3（Ser10）.
EpiQuik原位组蛋白H3磷酸化（Ser10）检测试剂盒是一种组蛋白H3磷酸化（丝氨酸10）全细胞检测技术.检测实验中，粘附细胞培养在常规的96孔板上，经过您的实验处理后，将细胞固定并使其渗透性增加.组蛋白H3第10位的丝氨酸被磷酸化是灵敏的DNA损伤标志.磷酸化的组蛋白H3（Ser10）可以通过HRP连接的次级抗体显色反应系统检测，它的量与OD成正比.特点如下：
1、操作十分快捷，3小时内可完成；
2、独创的比色度检测方法，不接触放射性物质，无需进行电泳和色谱分析；
3、原位检测组蛋白H3第10位丝氨酸的磷酸化，无需溶解细胞；
4、96孔板模式使研究人员能根据自己需要选择手工或是高通量分析；
5、操作简便、结果可靠、统一的分析条件。