基因调控与表观遗传学
细胞携带相同的基因，但行为却不同，因为它们控制着哪些基因在何时以何种强度表达，并且其中一些调控状态可以在不改变DNA序列的情况下遗传。
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Definition
基因调控是控制哪些基因表达以及表达程度的一系列机制，而表观遗传学是研究不涉及潜在DNA序列改变的基因表达可遗传变化的学科。
Scope
该领域涵盖启动子、增强子和转录因子对转录的调控，包括小RNA和RNA干扰在内的RNA的调控作用，通过染色质修饰及其可遗传的传递来控制基因表达，以及基因组印记等亲本来源效应。它探讨了固定基因组的表达如何通过表观遗传学方式进行控制和遗传；基因本身的结构及其序列水平的突变则在分子遗传学中进行讨论。
Sub-topics
Core questions
- 转录因子、启动子和增强子如何决定基因何时被转录？
- RNA分子如何在转录后调控基因表达？
- 染色质修饰如何开启或关闭基因并将这种状态传递给子细胞？
- 印记等亲本来源效应如何产生并持续存在？
Key theories
- 基因调控的操纵子模型
- Jacob和Monod证明细菌基因可以通过调节蛋白响应信号结合DNA而被开启和关闭，从而确立了受控基因表达的原则。
- 表观遗传学遗传
- DNA甲基化和组蛋白修饰的模式可以通过细胞分裂，在某些情况下甚至跨代传播，在不改变DNA序列的情况下传递基因表达状态。
Clinical relevance
基因表达失调导致癌症和许多发育障碍，异常甲基化等表观遗传学改变是诊断和治疗靶点，印记障碍揭示了亲本来源疾病，而基于RNA的调控是日益增多的治疗方法的基础。
History
Jacob和Monod在1961年提出的操纵子模型表明基因是受调控而非组成性表达的；Waddington早先创造了“表观遗传学”一词来描述基因型如何产生表型，而1998年RNA干扰的发现以及染色质标记的分子图谱确立了分层、可遗传调控的现代图景。
Key figures
- François Jacob
- Jacques Monod
- Conrad Waddington
- Andrew Fire
Related topics
Seminal works
- jacobMonod1961
- allis2007
Frequently asked questions
- 表观遗传学是什么意思？
- 它指的是基因表达的可遗传变化，这些变化不改变DNA序列本身，例如DNA或其相关蛋白质上的化学标记，这些标记可以开启或关闭基因并传递给子细胞。
- 如果每个细胞都有相同的基因，为什么细胞会如此不同？
- 细胞之所以不同，是因为它们表达了共享基因的不同子集；调控机制决定了每种细胞类型中哪些基因是活跃的，而表观遗传标记有助于在细胞特化时锁定这些决定。