动物遗传学:表观遗传学和染色质
Animal Genetics: Epigenetics and Chromatin
出版社：Syrawood
索书号：Q953/A598ga/2019/Y
ISBN：9781682867822
藏书地点：武大外教中心
随着 DNA 双螺旋结构的发现和中心法则的提出，分子遗传学迈入一个新的阶段。人们普遍认为，决定生物表型效应的关键在于 DNA 分子的一级结构，这种一级结构的改变有时会导致生物产生可遗传的变异。但近年来的研究结果似乎对经典遗传学提出了挑战，尤其是“表观遗传学”的提出：即在 DNA分子结构不发生改变的情况下，一些修饰也可以引起生物的性状发生可遗传变异。可见，基因的表达不仅由 DNA 序列即一级结构决定，同时序列上的一些修饰如 DNA 甲基化、蛋白质的共价修饰、染色质重塑、非编码 RNA 等也会影响性状的表达。
甲基化是 DNA 表观修饰中最主要的作用机制，主要通过调控基因表达、细胞的分化与发育等过程来维持基因组的稳定性。DNA甲基化是指甲基基团在甲基化酶的催化作用下发生转移的过程。GC 二核苷酸是主要的甲基化位点，其中 C 在 DNA 甲基转移酶的催化下以 S-腺苷甲硫氨酸（SAM）为甲基供体，甲基化为 5-甲基胞嘧啶。DNA 的甲基化对人类健康具有重要的影响：（1）导致癌症的发生，如 GC岛的胞嘧啶甲基化之后会影响转录因子与 DNA 序列的特异性结合，从而导致抑癌基因转录失活、同时使 DNA 的修复基因丧失功能，导致正常细胞的生长代谢等过程紊乱及无法修复 DNA 损伤等，因此甲基化与肿瘤的发生具有密切关系，如胃癌、结肠癌、乳腺癌和肺癌等肿瘤的发生通常都伴随着抑癌基因 GC岛的甲基化。（2）甲基化与生物个体的衰老具有某种相关性，例如有人指出全基因组 DNA 甲基化在驼背大马哈鱼中随着年龄的增加而减少、大脑和心脏中的胞嘧啶甲基化随着年龄的增加而减少、变异的老鼠组织和人的支气管上皮细胞的甲基化随着年龄的增加逐渐减少，同样，人的白细胞的甲基化水平也随着年龄的增加而减少。
新合成的蛋白质必须经过一次或多次 , 翻译后修饰才能具有一定的生物活性，即蛋白质的共价修饰，其中最主要的是组蛋白的共价修饰。而组蛋白的共价修饰中，又以由乙酰化酶催化的乙酰化和去乙酰化酶催化完成的去乙酰化为主。乙酰化过程与基因的活化有关，乙酰化酶可以作为辅激活因子调控基因的转录与细胞分裂周期，而去乙酰化与基因失活有关，因为去乙酰化酶会导致染色体结构发生变异、同时与基因沉默、细胞周期、细胞分化和增殖以及细胞凋亡相关。
染色体是遗传物质的载体，是由 146bp 的 DNA结合组蛋白八聚体成为念珠状的核小体组成，而这种紧密结合的核小体却为基因的表达设置了障碍。因此必须通过染色质重塑来打破这一障碍，即通过某种方式使得紧密压缩的染色质细丝解螺旋，改变其空间结构，暴露位于启动子区的顺式作用元件，便于其与反式作用因子的结合，从而提高基因的转录活性。
非编码 RNA 是指不被翻译为蛋白质但又是蛋白质翻译过程中必不可少的组分，如 tRNA、rRNA 等，这些 RNA 能够调控基因的表达和蛋白质的合成，因而在表观遗传调控中是重要的作用机制。非编码RNA 按照序列长度可分为长链非编码 RNA 和短链非编码 RNA。长链非编码 RNA 在整个染色体水平发挥顺式调节作用，而短链 RNA 主要在基因组水平对基因表达进行调控。
以上四种修饰并不是孤立存在的，往往同时出现并伴有一定程度相关性。例如，DNA 的甲基化、组蛋白甲基化及染色质的折叠状态往往会抑制基因的转录活性；相反，DNA 的去甲基化、组蛋白的乙酰化和染色质折叠状态的开启，则会促使基因的转录，提高基因的转录活性；又例如染色质的重塑和组蛋白的去乙酰化是相互依赖的，DNA 的甲基化可能需要组蛋白去乙酰化酶活动或染色质重塑中的成分参与，组蛋白去乙酰化酶产生序列特异性的转录抑制因子可能不仅仅作用于甲基化相关的位点，类似的乙酰化和甲基化介导的抑制作用也可能单独发挥功能。
《动物遗传学:表观遗传学和染色质》一书于2019年由Syrawood出版社出版，作者是George Gardner。动物遗传学是对动物的基因、变异和遗传的研究。动物的行为、发育和遗传过程受到基因和环境的影响。基因的变化是由于突变、自然选择和进化而发生的。研究并非由于DNA序列的改变而引起的基因功能的可遗传变化属于表观遗传学的范畴。组蛋白修饰和DNA甲基化是能产生这种变化的少数机制。在细胞中发现的大分子，由蛋白质、RNA和DNA组成，形成一个复合物，称为染色质。它的基本功能是防止DNA损伤，通过强化DNA大分子使DNA更加密集和紧凑，控制DNA复制和基因表达。本书介绍了动物遗传学，表观遗传学和染色质等领域的研究，追溯了这一学科的发展，并强调了一些关键的概念和应用。
本书作为研究动物遗传学的专业书记，内容专业详实，语言浅显易懂。适合在大学课程中学习动物遗传学或者对动物遗传学感兴趣的读者阅读。
除此之外本书还有以下特点：
1、本书不仅介绍了表观遗传学的基础知识，还介绍了最新的研究进展，使读者能够更加全面的了解该领域的专业知识。
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本书目录
1. 小鼠受精卵中H3丝氨酸10/苏氨酸11磷酸化对组蛋白和DNA甲基化的控制作用
2. 胚胎睾丸器官培养再现大鼠生殖母细胞表观遗传动态重编程
3. 基于CRISPR- dCas9的小鼠原代T细胞表观基因组编辑稳定foxp3的表达
4. 染色质的转录是卵母细胞DNA从头甲基化时序的决定因素
5. MeDIP-seq和nCpG分析揭示了龟卵性腺发育基因的性二态甲基化，其历史甲基化程度较高，且具有温度依赖性的性别决定
6. 豌豆蚜X染色体的剂量补偿和性别特异性表观遗传
7. Pho与spt5动态相互作用，促进hsp70位点的转录开关
8. 用DNA甲基转移酶抑制剂治疗会使斑马鱼雌性化，并诱导生殖腺的长期表达变化
9. 在斑马鱼中，暴露于邻苯二甲酸单(2-乙基己基)酯和5-氮杂胞苷的发育过程中，保守的非基因元素的差异DNA甲基化和隔代遗传的证据
兰天 武汉大学生命科学学院 博士研究生