2017-03-23
对于哺乳动物而言，生命是由一个受精卵经过多次细胞分裂发育而来。为什么有些细胞能形成心脏，有些细胞形成手、脚。最初从遗传物质上看起来完全一样的细胞为何有不同的命运？今天小编就来和大家聊聊 “epigenetics”。
epigenetics，即表观遗传修饰，该英文单词为复合词，由两部分组成，即 “epi-” 和 “genetic”。其中，“epi-” 意为 “on” 或 “in addition”；而 “genetic” 指由基因组成或由基因产生的。过去，该单词主要用于描述，在多细胞生物的发育过程中，两个遗传学一致的细胞分化成不同的细胞类型，并最终形成不同的组织或器官的现象。现在，生物学家主要将该单词用于描述在不改变 DNA 序列的前提下，基因表达发生遗传性变异的现象。严格来说，表观修饰系统涉及两个或多个可遗传的状态，每一个状态由 1 个正反馈环路来维持。 广义而言，任何叠加在 DNA 序列之上的额外的信息可以被认为是表观遗传修饰。
表观遗传修饰在真核生物和原核生物中广泛存在。在细菌中，DNA 甲基化是最重要的表观遗传修饰，其主要功能是调控基因的时空表达，同时该系统也被认为是细菌的一种原始的免疫系统。目前，细菌的限制修饰系统主要可以分为四种不同类型：
典型的Type I 型 RM 系统由三种不同类型的亚基组成：R 亚基，由 2 个限制性内切酶亚基组成（负责 DNA 的切割）；S 亚基，由 1 个亚基组成（识别特定的 DNA 序列 motif）；M 亚基，由 2 个 DNA 甲基化酶亚基组成（催化 6mA 的甲基化）。Type I RM 系统对完全甲基化的 DNA 区域不起作用，对半甲基化的 DNA 区域进一步甲基化，而对未甲基化的 DNA 进行降解。
大多数 Type II RM 系统由两个同型二聚体的 R 亚基和一个单独的 M 亚基组成。R 亚基和 M 亚基识别相同的 DNA motif，通常为 4-8 bp 的回文序列。
Type III RM 系统由 2 个 M 亚基和 2 个 R 亚基组成。Type III RM 必须结合到具有两个反向复制区的 5-6 bp非对称识别motif 。未甲基化 DNA 区域的切割通常在距离结合位点的 25~27 bp 处。
Type IV RM 系统由 2 个独立的 R 亚基组成。该亚基能对包含甲基化，羟甲基化，糖基-羟甲基化胞嘧啶的 DNA 区域进行切割。切割位点通常位于 R 亚基结合位点的 30 bp 之外。
除此之外，在细菌中存在很多独立的 DNA 甲基化酶，这些酶不属于 RM 系统，如 DNA 腺嘌呤甲基化酶（Dam）和调控细胞周期的 DNA 转甲基酶（CcrM）。
