遗传学研究进展，第97卷-----Advances In Genetics, Volume 97

作者：Theodore Friedmann, Jay C. Dunlap, Stephen F. Goodwin

索书号： Q3/A244/2017/V.97/Y

ISBN: 978-0-12-812224-2

藏书地点：武大外教中心

基因沉寂也可以被称为"基因沉默"。基因沉寂是真核生物细胞基因表达调节的一种重要手段。以前，"基因沉寂"被理解为是真核生物染色体形成异染色质的过程。最近的研究表明，"基因沉寂" 与"异染色质" 存在差异，尽管被沉寂的基因区段也呈高浓缩状态，但"基因沉寂" 所形成的染色体构象并不完全等同于"异染色质"构象。除此之外，两者还存在着基因表达调控程度上的差异，一般认为处于"基因沉寂" 的染色质区的基因表达被"彻底"关闭，而"异染色质" 状态的基因可能依然进行低水平的表达(转录)。

基因沉寂需要经历不同的反应过程才能实现，包括组蛋白N端结构域的赖氨酸残基的去乙酰基化加工、甲基化修饰(由甲基转移酶催化，修饰可以是一价、二价和三价甲基化修饰，后者又被称为'过度'甲基化修饰) 、以及和甲基化修饰的组蛋白结合的蛋白质(MBP)形成"异染色质"，在上述过程中，除了部分组蛋白的N端尾部结构域需要去乙酰化、甲基化修饰之外，有时也需要在其他的组蛋白N端尾部结构域的赖氨酸或精氨酸残基上相应地进行乙酰化修饰，尽管各种修饰的最终结果会导致相应区段的基因"沉寂"失去转录活性。这个"原则"就是目前尚没有真正完全清楚的"组蛋白密码"(Histone Code)。能够与甲基化组蛋白结合的蛋白质有sir1/2/3/4，这是一组被称为"Silencing Informative Repressor"的蛋白，其中，Sir2就是上文中的"去乙酰化"酶，而Sir1/3/4则负责与甲基化修饰的组蛋白结合"沉寂"相应的染色质为异染色质。此外，基因沉寂也和DNA的甲基化修饰有关，比如在真核生物基因组中的许多基因的5'端分布有长约1KB( 千碱基对)的"CpG"岛序列(CpG island),其中的"C"芳香环5位可被甲基化修饰，之后，与甲基化修饰的DNA结合蛋白形成"沉寂"区段，使其下游基因不能表达;另外，非编码的RNA分子(non-coding RNA)也参与"基因沉默"过程。这一类型常见于含有重复DNA序列的染色质区，如着丝粒部位的基因沉寂就需要非编码RNA分子的参与。简言之，基因沉寂或者基因沉默是涉及组蛋白甲基化、去乙酰化、乙酰化，DNA的甲基化修饰，甲基化修饰组蛋白结合蛋白Sir2/3/4，甲基化DNA结合蛋白，非编码RNA等等在内的一系列复杂组分的生理反应过程。基因沉寂导致相应区段内的遗传信息不能被转录。

基因沉默现象首先在转基因植物中发现，接着和线虫、真菌、昆虫、原生动物以及才鼠中陆续发现。大量的研究表明，环境因子、发育因子、DNA修饰、组蛋白乙酰化程度、基因拷贝数、位置效应、生物的保护性限制修饰以及基因的过度转录等都与基因沉默有关。但总的看来，基因沉默发生在两种水平上，一种是由于DNA甲基化、异染色质化以及位置效应等引起的转录水平上的基因沉默，另一种是转录后基因沉默，即在基因转录后的水平上通过对靶标RNA进行特异性降解而使基因失活。在这两种水平上引起的基因沉默都与基因的同源性有关，称为同源依赖性的基因沉默。

总之，基因沉默是基因表达调控的一种重要方式，是生物体在基因调控水平上的一种自我保护机制，在外源DNA侵入、病毒侵染和DNA转座、重排中有普遍性。对基因沉默进行深入研究，可帮助人们进一步揭示生物体基因遗传表达调控的本质，在基因克服基因沉默现象，从而使外源基因能更好的按照人们的需要进行有效表达;利用基因沉默在基因治疗中有效抑制有害基因的表达，达到治疗疾病的目的，所以研究基因沉默具有极其重要的理论和实践意义。

线虫动物门是动物界中最大的门之一，为假体腔动物，有超过28,000个已被记录的物种，尚有大量种尚未命名。绝大多数体小呈圆柱形，又称圆虫。它们在淡水、海水、陆地上随处可见，不论是个体数或物种数都往往超越其他动物，并在极端的环境如南极和海沟都可发现。此外，有许多种的线虫是寄生性的(超过16,000种)，包括许多植物及人类在内的动物的病原体。只有节肢动物比线虫更多样化。

C.elegans有的特点，它是一个染色体数很少的二倍体，2n=12(有一对性染色体和5对常染色体)，其基因组也很小，仅有9.7×10bp，约为人类基因组的3%，约有13,500个基因。在真核生物中基因都是产生单顺反子mRNA，但唯有C.elegans与原核相似，有25%左右的基因产生多顺反子mRNA(Polycistronic mRNA)，此和它们通过反式剪接使下游基因的到表达有关。还有一个特点是其基因组中非重复序列很高，达到83%，而高等的真核生物都在50%以下，E.coli为100%，看来C.elegans在这些特点上都较接近原核生物，这也反映其在进化中的地位点较为原始。这种蠕虫大部分是XX型，是可以自体受精的两性体大约每500个蠕虫有1个是XO 型的雄体，此是染色体不分离的结果。

在自由生活的线虫种中，发育的过程通常会需要经过四次蜕皮的阶段。不同种的食性各不同，从藻类、真菌、小型动物、排泄物、生物死尸、或是活组织。自由生活的海洋线虫非常地重要，且是小型底栖生物中很丰富的成员。一个值得注意的线虫是秀丽隐杆线虫，一个生活在土壤里的线虫种，目前以模式生物的角色活跃着。寄生性的线虫常有十分复杂的生命周期，在不同的寄主或是寄主身上不同的部位间不断的迁移。感染途径有食用未煮熟而含有虫卵或幼虫的肉、经由未经保护的伤口进入、直接穿入皮肤、经由吸血动物的传移等等。人类身上常见的寄生性线虫有鞭虫、钩虫、蛲虫、蛔虫及丝虫。旋毛虫会感染老鼠、猪，及人类，引起旋毛虫病。贝蛔虫通常感染野生动物，但是对人类一样是致命的。扭旋血线虫/捻转血茅线虫是世界各地的绵羊中最常见的寄生虫，已对羊牧场造成了巨大的经济损失。植物的寄生性线虫有几个会造成巨大经济损失的类型。

《遗传学研究进展，第97卷》一书于2017年由Academic Press出版，作者Theodore Friedmann, Jay C. Dunlap, Stephen F. Goodwin。

《遗传学研究进展，第97卷》一书，作者展现了遗传学研究领域中的一些最新研究，讨论的主题主要包括基因沉默的遗传学的相关内容，线虫的发育时间、睡眠和昼夜节律，整合基因组在医学方面的应用研究。《遗传学研究进展，第97卷》旨在为想要了解遗传学领域研究进展的人员以及生物学专业的本科生和研究生介绍遗传学的最新的研究进展。

《遗传学研究进展，第97卷》一书作为遗传学专业研究读物，观点新颖专业，除此之外，还包括一些其他的特点：

1、本书刊登了三篇遗传学专业的最新研究综述，为我们介绍了遗传学相关领域的最新研究。

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3、文章的作者都是相关领域的专业研究人员，这证明了本书的专业性和权威性。

总的说来，《遗传学研究进展，第97卷》一书为想要了解遗传学相关研究进展的人员提供了清晰的导读路径，作为遗传学领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。

本书目录：

贡献者

1. 用未配对DNA沉默减数分裂16年

2. 睡美人？线虫的发育时间、睡眠与昼夜节律

3. 整合基因组医学：罕见疾病及其他疾病的典范

索引