表观遗传学ELISA试剂盒

表观遗传学（Epigenetics）研究的是基因活动和表达的调控方式，是指在基因序列没有发生改变的情况下，基因表达出现了可遗传的变化，这种变化是动态的、可逆的。表观遗传学的研究对象包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、非编码RNA等，这些分子机制可以在细胞内传递遗传信息，激活或抑制基因的表达，进而影响生物体的生长发育、健康状态和疾病发展。

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DNA甲基化是指甲基基团在甲基转移酶的作用下，结合到基因组DNA分子上的一种化学修饰过程，也是最重要的表观遗传修饰形式。真核生物中主要存在两种DNA甲基转移酶，分别为DNMT1（甲基转移酶1）和DNMT3a、DNMT3b。DNA甲基化能够影响染色质结构、基因启动子的可访问性以及转录因子与DNA的相互作用，在细胞分化、基因沉默、维持基因组稳定性和环境响应等生物学过程中发挥关键作用。异常的DNA甲基化则与肿瘤的发生发展密切相关：一方面，基因组整体甲基化水平的降低可能导致原癌基因的活化、转座子异常表达以及基因组不稳定等现象，进而促进肿瘤发生；另一方面，基因启动子区的CpG岛（胞嘧啶—磷酸—鸟嘌呤）发生异常高甲基化，导致基因沉默，致使抑癌基因表达降低，也会促进肿瘤的形成和发展，某些癌症（例如结肠癌）中的高甲基化可用作早期诊断的生物标志物。

DNA以染色质的形式存在于细胞核中，而染色质除了包含DNA外，还有组蛋白、非组蛋白以及少量RNA。组蛋白（histone）是染色质的基本结构蛋白，是指真核生物体细胞染色质与原核细胞中的蛋白质。组蛋白修饰（histone modification）是指组蛋白在相关酶作用下发生甲基化、乙酰化、泛素化、磷酸化等翻译后修饰的过程，且这些修饰为可逆共价修饰，其发生、去除以及发挥作用又主要通过组蛋白修饰酶及相应的辅因子进行调控，包括Writer（写入）、Eraser（擦除）和Reader（读取）三大类。组蛋白修饰不仅能够调控基因的表达，同时也影响各类疾病的发生发展，包括一些免疫性疾病以及肿瘤。较低水平的组蛋白甲基化或乙酰化与前列腺癌、肺癌和肾癌的不良预后相关，相反，较高水平的特定组蛋白修饰 (H3K9ac) 与肺癌较低的生存率相关 [1]。

染色质重塑是指染色质的包装状态、核小体中组蛋白以及对应DNA分子发生一系列变化而造成染色质位置和结构改变的现象，其机制通常包括组蛋白修饰和ATP酶依赖的的染色质重塑。ATP酶依赖的的染色质重塑是指在染色质重塑复合物或重塑因子的介导下，应用ATP水解的能量移动、松解、排出或重建核小体，调控染色质的包装状态。染色质重塑能够调节基因的转录，参与细胞正常的生长发育；相反，异常的染色质重塑则会导致肿瘤的发生，比如，染色质重塑复合物ARID1A、SMARCA4和SMARCB1、ACTL6A、CHRAC1、RSF1的基因突变已被证明与不同类型的卵巢癌发生相关 [2]。

非编码RNA（Non-coding RNA, ncRNA）是指不编码蛋白质的RNA。功能性非编码RNA主要包括miRNA、siRNA、lncRNA和circRNA等。

（1）miRNA是一类长约18～22个nt（核苷酸）的微小ncRNA，参与转录后基因表达调控，其作用机制是与mRNA 互补，让mRNA 沉默或者降解。miRNA结构和功能的任何变化都可能导致疾病的发生，一些表现出致癌功能的 miRNA 被称为 onco-miR。

（2）siRNA的长度20-25nt，特异性强，能够有效抑制靶基因的表达，对许多癌症如肺癌和脑胶质瘤等癌细胞有显著的抑制作用。

（3）lncRNA是一类长度大于200 nt的ncRNA，数量占细胞内总RNA的70%-98%，具有协调DNA甲基化、染色质结构重塑和组蛋白化学修饰等作用。lncRNA的作用机制还有许多模糊的地方，但研究发现有些lncRNA在肿瘤中非常敏感，这为治疗癌症提供了新思路。

（4）circRNA是一种环状RNA，由于其特殊的闭环稳定结构，不仅在生物的发育进程具有重要的生物学功能，如充当miRNA 海绵、作为内源性RNA 以及生物标记物，还参与着多种疾病的发生和发展，是目前RNA 研究领域的新热点。

图1. CircRNA在常见癌症中的分布 [3]

（1）癌症早期诊断和治疗：表观遗传学的研究有助于我们更好地理解癌症的发生和发展机制，这可以帮助开发更有效的癌症治疗方法，包括针对表观遗传修饰的药物治疗。此外，表观遗传学还可以为癌症的早期诊断提供新的标志物。

（2）精准医学：表观遗传学研究为精准医学提供了更多的工具和资源。通过分析患者的表观遗传标志物，医生可以更好地了解患者的疾病风险、病情进展和治疗反应，从而制定更个体化的治疗方案。

（3）环境与健康：表观遗传学也有助于研究环境因素对健康的影响。人们的生活方式、环境暴露和饮食选择等因素都可以调控表观遗传修饰，进而影响到人类健康。这有助于我们更好地理解环境因素与基因之间的互动关系。

（4）脑科学：表观遗传学的研究在神经科学领域也具有重要意义。它可以帮助我们更好地理解神经系统发育、学习与记忆、神经退化性疾病等方面的机制。

（5）衰老和寿命：表观遗传学的研究也涉及到了人类寿命和衰老的机制。了解表观遗传修饰在衰老过程中的作用，有助于寻找延长寿命和改善老年健康的方法。

总之，表观遗传学领域的研究前景非常广阔，有望在医药、生命科学和环境科学等领域取得重大突破，为改善健康、治疗疾病和推动科学进步做出重要贡献。

参考文献：

[1] Fardi M, Solali S, Farshdousti Hagh M. Epigenetic mechanisms as a new approach in cancer treatment: An updated review[J]. Genes&Diseases, 2018, 5(4): 304-311.

[2] Ieva V, Rasa S, Rimantas J L, et al. The Emerging Role of Chromatin Remodeling Complexes in Ovarian Cancer[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2022, 23(22).

[3] Cheng D, Wang J, Dong Z, et al. Cancer-related circular RNA: diverse biological functions[J]. Cancer Cell International, 2021, 21 (1): 11.