1_表观遗传学与疾病
表观遗传学与疾病
表观遗传学与疾病经典遗传学认为遗传的分子基础是核酸，生命的遗传信息储存在核算的碱基序列上，碱基序列的改变会引起生物体表现型的改变，而这种改变可以从上一代传递到下一代。
然而，随着遗传学的发展，人们发现，DNN、组蛋白、染色体水平的修饰也会造成基因表达模式的变化，并且这种改变是可以遗传的。
这种通过有丝分裂或减数分裂来传递非DNA序列遗传信息的现象成为表观遗传，表观遗传学是研究不涉及DNA序列改变的基因表达和调控的可遗传修饰，即探索从基因演绎为表型的过程和机制的一门学科。
表观遗传学主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、非编码RNA 调控、基因组印记、假基因、内含子、核糖开关等。
和表观遗传学相关的疾病主要有肿瘤、心血管病、成瘾、自身免疫系统性病等。
表观遗传学与肿瘤：在癌症中，DNA甲基化发生了很大的变化，出现了大量甲基化缺失的现象，但在一些特殊的启动子区也出现了DNA甲基化的获得的现象。
基因启动子区的CpG岛在正常状态下一般是非甲基化的，当其发生甲基化时，常导致基因转录沉默，使重要基因如抑癌基因、DNA 修复基因等丧失功能，从而导致正常细胞的生长分化失调以及DNA 损伤不能被及时修复，这在肿瘤的发生和发展过程中起到了不容忽视的作用。
如胃癌、结肠癌、乳腺癌、肺癌等众多恶性肿瘤都不同程度地存在一个或多个肿瘤抑制基因CpG岛甲基化。
另外，当甲基化对印记基因修饰紊乱时会造成印记丢失、抑制和刺激生长的信号失衡，这也会造成多种肿瘤的发生；miRNA的表达水平的改变也和癌症有关。
成瘾与表观遗传学：很多研究已经确定在药物诱导下能使VTA、NAc等大脑相关区域的mRNA的表达发生变化。
这种表达的变化在停药几个月后仍然能够持续。
这些长期的变化是在组蛋白修饰的驱使下导致基因表达的长期变化。
FosB 可以直接引起Cdk5基因的表达，在特异的启动区域，积聚FosB与染色质重塑因子相互作用，调控基因表达，对成瘾的维持起到重要的作用。
人类表观遗传学与疾病发生的关系
人类表观遗传学与疾病发生的关系人类表观遗传学是指某些基因表达活动被上皮表观遗传标记调控的现象，通常被称为表观遗传现象。
这些上皮标记涵盖了DNA甲基化、组蛋白修饰以及非编码RNA等多种不同类型，因此表观遗传学成为了研究基因表达调控、疾病发生及治疗的热点领域。
表观遗传学不仅涉及肿瘤疾病，还包括心血管疾病、类固醇依赖性皮炎、糖尿病等常见疾病。
表观遗传学在疾病预测和诊断方面具有巨大潜力。
通过对人类基因组的测序，我们了解到人类DNA序列有着丰富、复杂的个体差异。
基于这些差异性，我们可以利用表观遗传学来预测和诊断疾病。
其中最重要的应用是癌症预后。
癌症患者有许多不同的基因序列变异，但是基因甲基化或某些组蛋白修饰形式与某些特定的癌症相关。
这个基于表观遗传学的癌症诊断方式因此成为临床医生预后和诊断判断的有力手段。
除了诊断疾病之外，表观遗传学还在我们对疾病治疗的理解中发挥着越来越重要的作用，尤其是在肿瘤治疗中。
肿瘤细胞生长和分化过程中，表观遗传标记的变化引发了多种关键途径的改变，包括细胞增殖、凋亡等生物学过程。
因此，研究表观遗传学机制，可以为肿瘤治疗提供新的发展方向。
另一个与表观遗传学和疾病相关的重要领域是心血管疾病。
这些疾病是主要的死亡原因之一，而许多风险因素，如高血压、高胆固醇、肥胖和糖尿病等都涉及到表观遗传标记的变异。
表观遗传学和心血管疾病之间的关系仍在研究中得到证实，但已经有越来越多的数据表明了它们之间的联系。
例如，研究表明，机体暴露于塑化剂等环境毒物时可能导致DNA甲基化水平的变化，进而增加心血管疾病的风险。
最后，表观遗传学也与糖尿病等慢性代谢性疾病相关联。
这些疾病在全球范围内频繁发生，是由于环境暴露和遗传因素的相互作用所导致。
在这些疾病中，表观遗传学的变化可以影响人体对葡萄糖的代谢以及胰岛素的分泌。
例如，大规模人群的研究表明，某些基因的甲基化状态与糖尿病的罹患风险密切相关。
结论上，表观遗传学是现代医学研究的热点领域，充满着巨大的潜力和挑战。
表观遗传学在疾病预防和治疗中的应用
表观遗传学在疾病预防和治疗中的应用随着生命科学和医学的快速发展，人们对人类基因组各个方面的研究也日益深入，表观遗传学就是其中一个相对新兴的研究领域，它关注的是基因外的遗传信息，包括DNA甲基化、组蛋白修饰以及非编码RNA等一系列信息。
近年来，越来越多的研究表明，表观遗传变化会对疾病的发生、发展和预后产生重要影响，因此，表观遗传学在疾病预防和治疗中也逐渐成为研究热点。
表观遗传学研究的不同方面与疾病的关系1. DNA甲基化与疾病的关系DNA甲基化是表观遗传学的一个重要方面，它是指通过在DNA分子上添加甲基基团而改变基因表达模式的过程。
研究表明，DNA甲基化与多种疾病密切相关。
例如，在癌症的发生和发展过程中，DNA甲基化在细胞增殖、转录调控和基因突变等方面起着重要作用。
在糖尿病等代谢性疾病中，DNA甲基化也与疾病发生有关，如著名的Pdx-1基因的甲基化改变与二型糖尿病有关。
此外，不良的生活方式如饮食和环境因素也可影响DNA甲基化水平，从而导致疾病的发生。
2. 组蛋白修饰与疾病的关系组蛋白是一种存在于染色质中的蛋白质，它可以通过被其他分子修饰，从而影响细胞基因表达水平。
研究表明，组蛋白修饰与肿瘤、心血管疾病、阿尔兹海默病等多种疾病相关。
组蛋白修饰类型的变化往往与基因的转录活性及染色质结构有关，进而影响基因的表达和功能。
因此，对组蛋白修饰的研究对于诊断和治疗多种疾病具有重要意义。
3. 非编码RNA与疾病的关系与编码蛋白的RNA不同，非编码RNA没有能力翻译为蛋白。
研究表明，非编码RNA在多种生物学过程中发挥着重要作用，并与多种疾病的发生有关。
例如，小分子RNA（miRNA）调控了基因表达，从而影响了心血管疾病、肿瘤和神经系统疾病等多种疾病的发生发展。
同样，长非编码RNA也与多种癌症的发生和发展有关，如乳腺癌和前列腺癌等。
由于表观遗传变化对疾病的发生发展和预后产生重要影响，因此，表观遗传学在疾病预防和治疗中也逐渐成为研究热点。
表观遗传学及其在疾病治疗中的应用
表观遗传学及其在疾病治疗中的应用表观遗传学是相对于传统意义上的基因遗传学而言的一种新兴学科，在研究生物体的遗传信息传递过程中有着非常重要的地位。
与基因遗传学宏观地研究基因、染色体等物理结构不同，表观遗传学着眼于描述基因表达变化与环境因素、生理状态、年龄等因素的关系，并且关注的不是DNA序列本身，而是DNA序列周围的一些化学修饰，如甲基化和组蛋白修饰等。
这些化学修饰可以对某些DNA区域的表达起重要调节作用，从而影响特定基因的功能，以及较高层次的基因调控。
表观遗传学在疾病治疗方面的应用还处于起步阶段，但是已经取得了一定的进展。
在这方面最显著的应用是前列腺癌的治疗。
通过表观遗传学的研究，科学家们发现一个重要的蛋白质，称为HDAC（组蛋白去乙酰酶），是一种对前列腺癌细胞的扩散和生长有着重要调控作用的关键蛋白质。
基于这一发现，便有了用HDAC组蛋白去乙酰酶抑制剂治疗前列腺癌的想法。
HDAC抑制剂（HDACi）是一种药物，可以阻止HDAC蛋白质的功能，并阻止肿瘤细胞的生长扩散。
这在临床上已经成功地应用于治疗前列腺癌，成为一种新型的抗癌药物，为许多前列腺癌患者赢得了延长生命的机会。
除此之外，在研究心脑血管疾病等人类常见疾病中，表观遗传学也起着至关重要的角色。
临床上，目前使用的主要治疗方法仍是治疗疾病本身的症状。
然而，这些治疗方法对于一些难以治愈的疾病来说却是无效的，如癌症、肺炎、免疫系统疾病等。
表观遗传学作为新兴的学科，为这些难以治愈的疾病提供了新的方法和途径。
表观遗传学的应用范围涵盖了疾病预防、疾病诊断和疾病治疗三个方面。
在疾病预防方面，表观遗传学的应用可通过对表观遗传标记进行分析，评估个体对环境辐射、化学物质等因素的敏感性，识别高风险人群，并为他们提供预防性健康检查、改变生活方式等方法和指导。
一些表观遗传标记也可以用来评估风险因素，并为健康预测和疾病预防提供诊断依据。
在疾病诊断方面，表观遗传学也有着非常重要的应用。
表观遗传学与人类疾病
表观遗传学与人类疾病近些年来，人们对于表观遗传学的研究日益深入，研究发现，表观遗传学不仅关乎对人类基因组的理解，还与人类疾病息息相关。
表观遗传学是一门研究人类细胞内DNA分子上的化学变化（如DNA甲基化、组蛋白修饰等），以及这些化学变化对基因表达的影响的学科。
表观遗传学与人类疾病之间的关系，由于它们的深刻联系而变得越来越重要和有意义。
表观遗传学的研究进展DNA甲基化是表观遗传学中的一个重要过程。
据估计，DNA 上约有三千万个甲基化位点，其中78％位于非编码区域。
这些位点的甲基化水平会因基因表达、细胞分化和发育而有所变化。
DNA甲基化修饰可影响基因的表达，进而影响个体的生长、发育和疾病易感性。
近年来，已经崛起了一种新的基因定位技术，被称为群体CpG 甲基化定位。
这种技术可以用来确定两个不同细胞中DNA甲基化的差异。
同时，这项技术还可以用于疾病的研究，例如通过比较肿瘤细胞和正常细胞的甲基化差异，来发现与肿瘤相关的基因表达差异。
表观遗传学与人类疾病的关系表观遗传学的研究，已经表明DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质构象等表观遗传机制与许多人类疾病的发生和进展相关。
以癌症为例，全球约有1400万人死于癌症，其中每天约有8000人死于肺癌、6000人死于乳腺癌和5000人死于结直肠癌等。
现在已经确定了一些与癌症发生有关的基因，但遗传变异只占了癌症发生的部分原因。
此外，很多非遗传因素也会增加癌症的发病风险。
研究结果表明，环境因素与表观遗传学相关。
例如，在癌细胞中，发现了DNA甲基化的不同谱系，这些谱系会影响癌症的进展和治疗方式。
另外还有一些表观遗传学调控因子与肥胖症、糖尿病、高血压、冠心病等多种代谢性疾病有关，这些疾病已经成为世界上致残和致死最多的疾病之一。
研究进一步表明：表观遗传学的研究和应用有利于提高疾病诊断的准确率和治疗的有效性。
表观遗传学在未来的发展随着表观遗传学的研究深入，认识到其在许多生理和病理学情况下的作用已经发生了重大转变。
表观遗传学与疾病的关系
表观遗传学与疾病的关系表观遗传学这个词汇早在解析基因组以前就已经被提出，但是近年来随着科技的发展和研究的深入，表观遗传学受到了更多关注。
表观遗传学研究的是基因组中不是由直接的 DNA 序列编码的这些变化，而是指带有遗传记忆、不依赖 DNA 序列，但可被继承或可变化的某些“标记”，例如 DNA 甲基化、组蛋白修饰等。
过去的遗传学通常认为后代从父母获得的 DNA 序列是在自然选择中漫长时间的适应和传递所筛选出的优良的遗传信息，但是由于环境和个人的生活习惯等因素的影响，基因组中还包含了一些非常个体化的变化。
这些变化并不直接与基因序列本身相关联，而是可以被逐代传递和影响后代的表观遗传标记。
表观遗传标记可以随着个体的生活环境、生理状态等发生变化，从而导致基因的表达发生改变，引起疾病的发生或发展。
比如在许多慢性病的发生和进展中，例如癌症、心血管疾病、糖尿病等，表观遗传组学的研究已经证明了表观遗传标记与这些疾病的密切关系。
例如，心血管疾病患者的血管壁细胞和单核细胞的 DNA 甲基化的状态改变，可以影响一系列的心血管生物学事件，如氧化应激、炎症反应、血栓形成等，并最终导致心血管事件的发生。
而对于肥胖症、代谢综合症等代谢性疾病来说，表观遗传的调控机制同样是一个非常重要的因素。
肥胖患者的脂肪组织中每个细胞的 DNA 甲基化的时间和方式可能会影响脂肪细胞的分化和脂肪酸的代谢，从而导致脂质物质过多的存储和释放，促进肥胖的发生。
这两个例子都表明，表观遗传学与许多疾病的发生和发展有非常密切的关系，这表明了通过研究表观遗传组学来预防和治疗这些疾病的巨大潜力。
此外，表观遗传标记也对一些不能够解释为单基因遗传的疾病成因提供了一种解释。
例如，自闭症和精神分裂症等一些精神疾病并不是一个单一的基因所决定的，而是一个由体内多个基因和环境因素相互作用而导致的复杂病因。
这时候，通过表观遗传组学的研究，我们能够更好地了解这些疾病的发生和发展过程，将这些知识用于临床实践，对于预防和治疗这些疾病都有着非常重要的意义。
表观遗传学与疾病发生的关联性
表观遗传学与疾病发生的关联性表观遗传学作为近年来兴起的新兴科学领域，是指对基因组中DNA序列以外的各种影响因素及其遗传效应的研究。
这其中包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA、基因剪接等等。
通过这些研究，科学家们发现表观遗传学与许多人类疾病的发生密切相关。
那么，究竟是怎样的机制使得表观遗传学对疾病的发生产生影响呢？首先，我们需要了解到DNA甲基化是表观遗传学中被研究最为深入的一种修饰方式。
DNA甲基化是指将甲基分子与DNA分子结合，使得这些结合部位中的基因区域不再具有生物学表达的特性。
这种分子的结合过程发生在特定酶的作用下。
然而，当酶功能失调时，这种结合就会出现异常。
这就导致了DNA甲基化的紊乱，最终导致了人类的一些疾病的发生。
在这些疾病中，最为典型的就是癌症。
从表观遗传学的角度来看，癌症的发生不仅仅是由于基因的突变，还存在着表观遗传学上的异常。
举个例子，一项研究发现，许多普通的肿瘤组织都包含了DNA甲基化的不良影响。
这些不良影响可能会影响到基因的表达，从而导致癌症的发生。
通过对这些DNA甲基化位置的研究，科学家们可以预测出某些特定的基因会受到甲基化的影响，从而成为癌症的易感基因。
这也为癌症治疗提供了一些很重要的启示。
除了癌症外，表观遗传学还与神经系统疾病的发生密切相关。
多数情况下，这种机制是直接影响到神经元的发育和运行。
在一个健康的人体内，神经元的正常运转主要依靠某些基因的表达调控。
然而，对于某些人来说，这些基因的表达调控就会发生变异，从而导致神经元失调。
除了甲基化修饰，组蛋白修饰也是表观遗传学中另外一种重要的研究方向。
组蛋白修饰指的是将组蛋白中的一些氨基酸残基进行化学修饰，从而影响基因的表达。
而组蛋白的修饰主要受垃圾清除机制的影响。
一项研究就发现，一些常见的神经退行性疾病，如阿尔兹海默病和亚历兹默病，会影响到垃圾清除机制，从而导致组蛋白的异常修饰，最终导致神经元的死亡。
此外，非编码RNA和基因剪接等新的表观遗传学研究领域也被证明与一系列人类疾病的发生有关。
表观遗传学和人类疾病的关系研究
表观遗传学和人类疾病的关系研究随着科技的不断发展和人类对自身生物学的深入研究，越来越多的人们开始关注表观遗传学和人类疾病之间的关系。
表观遗传学是研究非DNA序列因素对基因表达和物种进化的影响的学科，它是遗传学和环境学的交叉学科。
未来科学家希望通过表观遗传学的研究，为疾病的治疗和预防提供新的思路和突破。
一、表观遗传学和人类疾病的关系表观遗传学在人类疾病的研究中发挥着重要作用。
研究表明，许多疾病都与表观遗传因素有关，包括癌症、糖尿病、心血管疾病等。
这些疾病的发生与人体基因组的改变有关，而表观遗传学正是这些变化的主要调节机制。
例如，肿瘤细胞和正常细胞之间常常存在表观遗传学上的差异，这是导致癌症发生的原因之一。
对人类疾病的研究还显示，一些环境因素可以直接影响表观遗传学的作用。
环境因素包括着装、饮食、生活常规等等。
不同的环境因素都可能对表观遗传学的作用产生不同的影响，从而导致不同种类的疾病发生。
例如，饮食结构的改变可能会导致一些代谢性疾病的发生，如糖尿病和肥胖症。
二、表观遗传学与基因治疗近年来，基因治疗已成为医学领域的一个热点话题。
表观遗传学的研究成果也为基因治疗提供了新的思路和实现方式。
例如，人们可以利用表观遗传学技术来改变基因的表达模式，从而控制疾病的发生和发展。
在基因治疗中，表观遗传学技术通常用于改变特定基因的表达模式。
通过对基因表达模式的控制，科学家可以治愈一些目前无法根治的疾病。
在基因治疗中，人们还可以利用表观遗传学技术来控制细胞的分化和增殖，这对治疗癌症等疾病具有重要作用。
三、表观遗传学在药物研究中的应用除了基因治疗外，表观遗传学的研究还可以为药物研究和临床治疗提供重要的帮助。
表观遗传学在药物研究中的应用是指通过对细胞基因表达模式的调节，来发现和开发新的药物。
许多药物的作用原理就是针对基因的表达进行调控。
而表观遗传学技术可以被用来研究药物对基因表达的影响，并为药物的治疗效果提供更深入的认识。
此外，表观遗传学技术可以帮助科学家更好地理解药物的副作用和药物治疗效果的不足，并为药物研究提供新的解决方案。
- 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)。
表观遗传学与疾病表观遗传学研究的是基因序列不发生改变的可遗传改变，这种可遗传改变调控基因表达变化，是基因表达转录调控的另一个层面。
因此，DNA 序列作用仅在于承载遗传信息，而表观遗传的机制对真核生物的发育却能起到调控的作用（图1）。
1994年，Holliday 将表观遗传定义为不基于DNA 序列的改变的细胞核遗传（Holliday 1994）。
2006年，表观遗传被定义为染色质模板发生改变的总和，这些改变使得相同序列的基因组却呈现出不同的基因表达和沉默模式，并且这种改变能代代相传（Allis et.at. 2006）。
核小体是染色质的基本结构单元（Kornberg 1974）。
而核小体是由一段DNA 链缠绕组蛋白八聚体而形成（图2）。
染色质/DNA-核小体多聚物是染色体的构件（Luger et at. 1997）。
染色质的结构不是固定不变的，由于染色质包装折叠的松紧程度不同使染色质呈现两种形态（图3），高度螺旋、折叠紧密的染色质称为异染色质；染色质伸展、折叠疏松的称为常染色质，基因表达发生在常染色质内（Allis et at. 2006）。
图1 遗传和表观遗传遗传：DNA 模板（绿色螺旋标注）的突变（红星标注）。
表观遗传：通过(1)组蛋白修饰(mod)、(2)染色质重塑(remodeler)、(3)组蛋白变异(yellow nucleosome)、(4)DNA 甲基化(Me)和非编码RNA 等方式在染色质结构上发生的变异。
这些表观遗传的标志可通过细胞分裂而遗传到下一代的，并且不断积累最终决定细胞的表型。
图2 核小体的结构左图：2.8Å分辨率下的核小体模型 右图：八聚体缠绕一段DNA （黑线）的模式图。
首先是H3/H4四聚体结合到DNA 上，然后与两个H2A/H2B 二聚体结合，便形成核小体。
八个组蛋白形成圆形结构域，即核小体核心，每个组蛋白的N 末端伸出核小体核心，即组蛋白的尾部。
表观遗传在正常的发育和细胞生长过程中起作用，并且在基因、环境与疾病的关系之间也可能起到至关重要的作用。
表观遗传异常已经被发现是癌症、遗传病、儿科疾病以及自身免疫性疾病和衰老等的成因。
表观遗传的机制包括（但不限于）：DNA 甲基化（胞嘧啶5’位碳的甲基化）、组蛋白的翻译后修饰、组蛋白的变异、染色质重塑（结构发生改变）、基因印记以及RNA 干扰（非编码RNA 或者基因沉默）等等（Jenuwein 2006）。
DNA 甲基化（CpG 岛）及其作用DNA 甲基化是一种表观遗传事件，其通过改变基因的表达来影响细胞的功能。
甲基化是指在CpG 双核苷酸位点的胞嘧啶上加上一个甲基基团，这一反应是由DNA 甲基转移酶（DNMT ）的催化完成的。
5’-甲基胞嘧啶是在DNA 甲基转移酶（DNMT1,3a,3b ）的催化作用下，甲基基团（CH3）从S-腺苷甲硫氨酸（SAM ）转移到胞嘧啶的5位碳原子上。
DNA 甲基化无一例外的发生在CpG 位点，CpG 岛富含CpG 位点，其甲基化状态对于维持正常的胚胎发育以及基因组印记、X-染色体失活都是必需的，具有重要的生物学意义。
在基因组大多数序列中，CpG 双核苷酸出现频率并不多；但是在CpG 岛中却富含CpG ，每个CpG 岛长度约1kb ，其中CpG 双核苷酸的出现频率如预期一样高。
整个基因组中约有45,000个CpG 岛，大多数CpG 岛位于基因的启动子及第一外显子区域。
在正常细胞中，CpG 岛处于非甲基化状态。
DNA 甲基化的改变与疾病密切相关。
CpG 岛多位于基因的5’端，是调控下游基因表达的分子开关。
位于5’端的CpG 岛通常处于非甲基化状态，便于这些基因表达。
在一些癌症中，肿瘤抑制基因5’端的CpG 岛甲基化，引起基因表达关闭（例如，肿瘤抑制基因（p53或p16）附近的CpG 岛的甲基化通常与这些基因的沉默相关）。
DNA 甲基化使基因沉默的机制是肿瘤抑制基因失活的主要机制之一。
CpG 岛与75％的人类基因的表达调控有关（loshikhes and Zhang 2000）。
CpG 岛通常是GC 含量>0.55（预期值为>0.5）、长度为大于300bp （不过很少有小于500bp 的）的一段基因组序列（Aerts et al.2004）。
CpG 岛区域总是保持非甲基化状态（Rollins et al.2006）。
DNA 甲基化是DNA 复制后在胞嘧啶上发生甲基化的过程。
在高等生物中，从植物到人类，甲基化能够保护DNA 不被内切酶降解，并且在基因表达的调控过程中具有至关重要的作用，这些功能使得甲基化在正常的发育和生物学功能中起着重要的作用。
CpG 位点的胞嘧啶要么甲基化要么非甲基化。
当DNA 一条链的CpGs 被甲基化时，识别半甲基化CpG 位点的DNA 甲基转移酶则使互补链图 3 常染色体和异染色体结构的区别图中概况了常染色体和异染色体的常见的区别，包括：产生的转录本不同、招募的DNA 结合蛋白不同（例如：转录因子）、染色质相关蛋白及复合物不同、组蛋白共价修饰不同以及组蛋白变异体不同等。
的CpGs甲基化，最终DNA双链都被甲基化。
在DNA复制过程中，甲基化或非甲基化的状态会遗传到新产生的两条DNA分子上。
DNA甲基化是基因组DNA的一种标志，并且这种标志可代代相传。
有人认为胞嘧啶的甲基化能够使基因组易变区的基因表达维持在一定的水平上，DNA重复序列及转座子的积累会导致基因组增大，而甲基化能够缓冲基因组增大产生的影响（Rollins et.al. 2006）。
这一观点与已有的研究具有一致性，已有的研究表明在具有大的基因组（>5×108bp）的生物中，存在甲基化的DNA（Kidwell 2002）并且表达DNA甲基转移酶1、3的基因家族（Goll and Bestor 2005），而小基因组的真核生物中缺乏DNA甲基转移酶的基因。
DNA甲基化是一种重要的调控转录的表观遗传机制。
在维持正常细胞的生理活动中DNA甲基化起着重要的作用，甲基化模式发生改变有可能导致癌症的发生发展。
癌症的发生发展过程是由基因功能异常积累引发的。
在1993年，首次报导了DNA甲基化异常能够引起肿瘤抑制基因的沉默。
最近几年，DNA甲基化在癌症发生过程中的作用已经成为值得关注的研究热点。
各种癌症以及发育过程中DNA甲基化状态通常会发生改变。
在所有的表观遗传修饰中，研究最为广泛的是肿瘤抑制基因（例如BRCA1、hMLH1、p16INK4a和VHL）启动子区域高甲基化，这种高甲基化抑制转录从而使基因沉默。
不过，基因组整体低水平的甲基化也被认为是癌症发生的原因。
甲基化机制及其调控机制的新信息使许多调控蛋白及酶类得以发现（Das and Singal 2004）。
肿瘤细胞中DNA甲基化异常（基因组整体甲基化水平低而区域特异性甲基化水平高）出现的频率很高。
基因组整体甲基化水平降低会导致染色体的不稳定性，而区域特异性甲基化水升高与肿瘤抑制基因的失活密切相关。
临床前及临床研究表明：食物中生物活性的成分的防癌功效，部分原因可能与其改变了DNA甲基化模式有关（Davis and Uthus 2004）。
目前已知，衰老和慢性炎症都会引起DNA甲基化。
有许多致癌物不会引起基因变异，但却能引起DNA甲基化发生异常。
DNA甲基化是DNA分子的一种标记，在传代过程中不会丢失。
然而，几年前才开始对DNA的甲基化标记在传代过程中的保真性进行深入分析。
研究人员已对CpG位点的甲基化或非甲基化状态在遗传过程中的保真性进行了计算，而更为重要的是要分析这种保真性在肿瘤细胞中发生改变的可能性（Ushijima et al. 2003）。
组蛋白修饰及其对基因表达的作用组蛋白修饰是位点特异的、可逆的修饰，例如乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化及苏素化（Peterson and Laniel 2004, Allis et al. 2006）。
在表观遗传机制中，组蛋白尾部的修饰是多样化的，到目前为止，已经描绘出50多种标志性的组蛋白尾部修饰（Jenuwein 2006）（图4）。
图4 组蛋白尾部修饰位点组蛋白N末端尾部包括大部分已知的共价修饰位点。
也有一部分修饰发生在球形结构域（方框标注）。
一般来说，激活标志包括乙酰化（蓝色的AC小旗）、精氨酸甲基化（还色Me六边形）和一些赖氨酸甲基化，例如H3K4和H3K36（绿色Me六边形）。
在球形结构域上的H3K79起到抵抗基因沉默的作用。
抑制标志有H3K9、H3K27和H4K20（红色Me六边形）。
图中，绿色＝激活标志，红色＝抑制标志。
在染色质形成过程中，组蛋白修饰是可逆的，组蛋白修饰影响基因表达。
当染色质处于松散状态，基因表达开关打开；当染色质处于致密状态，基因表达开关关闭（Rodenhiser and Mann 2006）。
为了调控一些与DNA相关的生物进程，染色质会发生重塑，并有以下三种方式：一种是通过ATP依赖的核小体重塑机制动员或移开核小体组蛋白（Smith and Peterson 2005）；第二种是通过组蛋白的转录后调控改变染色质的结构（Strahl and Allis 2000）；第三种是通过特定的组蛋白的置换（Henikoff and Ahmad 2005, Cavalli 2006）。
组蛋白（与启动子区域结合的H3和H4）的乙酰化能松弛组蛋白-DNA结合，有利于基因转录，这一过程与乙酰化组蛋白招募含有乙酰化赖氨酸结合模块（溴区结构域, Bromodomain）的转录激活因子密切相关。
在许多真核生物的转录因子中都能找到这种溴区结构域（Winston and Allis 1999）。
表观遗传修饰的研究涉及组蛋白氨基端尾部的赖氨酸的乙酰化或去乙酰化，而乙酰化或去乙酰化受组蛋白乙酰转移酶（HATs）和组蛋白去乙酰化酶（HDACs）调控。
组蛋白乙酰化和去乙酰化维持平衡状态对于正常细胞生长至关重要（Waterborg 2002）。
在许多肿瘤中，HATs 和HDACs在结构或者表达水平上都会发生改变（Timmermann et al. 2001, Jones and Baylin 2002,……）。
组蛋白甲基化要么导致转录抑制，要么导致转录激活（Peterson and Laniel 2004, Brinkman et al. 2006, Allis et al. 2006,……）。
H3K27me3（位于基因间区和沉默基因的编码区）与转录抑制相关，而另外一些组蛋白甲基化，例如H3K4me3（位于启动子区）则与转录激活相关。
研究已表明H3 K9的甲基化（H3K9me3）是基因沉默的标志，但存在于基因编码区的H3K9me3似乎与基因激活有关（Brinkman et al. 2006）。