2017-03-23
對于哺乳動物而言，生命是由一個受精卵經過多次細胞分裂發育而來。為什么有些細胞能形成心臟，有些細胞形成手、腳。最初從遺傳物質上看起來完全一樣的細胞為何有不同的命運？今天小編就來和大家聊聊 “epigenetics”。
epigenetics，即表觀遺傳修飾，該英文單詞為復合詞，由兩部分組成，即 “epi-” 和 “genetic”。其中，“epi-” 意為 “on” 或 “in addition”；而 “genetic” 指由基因組成或由基因產生的。過去，該單詞主要用于描述，在多細胞生物的發育過程中，兩個遺傳學一致的細胞分化成不同的細胞類型，并最終形成不同的組織或器官的現象。現在，生物學家主要將該單詞用于描述在不改變 DNA 序列的前提下，基因表達發生遺傳性變異的現象。嚴格來說，表觀修飾系統涉及兩個或多個可遺傳的狀態，每一個狀態由 1 個正反饋環路來維持。 廣義而言，任何疊加在 DNA 序列之上的額外的信息可以被認為是表觀遺傳修飾。
表觀遺傳修飾在真核生物和原核生物中廣泛存在。在細菌中，DNA 甲基化是最重要的表觀遺傳修飾，其主要功能是調控基因的時空表達，同時該系統也被認為是細菌的一種原始的免疫系統。目前，細菌的限制修飾系統主要可以分為四種不同類型：
典型的Type I 型 RM 系統由三種不同類型的亞基組成：R 亞基，由 2 個限制性內切酶亞基組成（負責 DNA 的切割）；S 亞基，由 1 個亞基組成（識別特定的 DNA 序列 motif）；M 亞基，由 2 個 DNA 甲基化酶亞基組成（催化 6mA 的甲基化）。Type I RM 系統對完全甲基化的 DNA 區域不起作用，對半甲基化的 DNA 區域進一步甲基化，而對未甲基化的 DNA 進行降解。
大多數 Type II RM 系統由兩個同型二聚體的 R 亞基和一個單獨的 M 亞基組成。R 亞基和 M 亞基識別相同的 DNA motif，通常為 4-8 bp 的回文序列。
Type III RM 系統由 2 個 M 亞基和 2 個 R 亞基組成。Type III RM 必須結合到具有兩個反向復制區的 5-6 bp非對稱識別motif 。未甲基化 DNA 區域的切割通常在距離結合位點的 25~27 bp 處。
Type IV RM 系統由 2 個獨立的 R 亞基組成。該亞基能對包含甲基化，羥甲基化，糖基-羥甲基化胞嘧啶的 DNA 區域進行切割。切割位點通常位于 R 亞基結合位點的 30 bp 之外。
除此之外，在細菌中存在很多獨立的 DNA 甲基化酶，這些酶不屬于 RM 系統，如 DNA 腺嘌呤甲基化酶（Dam）和調控細胞周期的 DNA 轉甲基酶（CcrM）。
