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2.1.1 表觀遺傳修飾調(diào)控
表觀遺傳（epigenetics），是指DNA序列不發(fā)生變化，但基因表達(dá)卻發(fā)生了可遺傳的改變。這樣的改變是細(xì)胞內(nèi)除了遺傳信息以外的其他可遺傳物質(zhì)發(fā)生的改變，且這種改變在發(fā)育和細(xì)胞增殖過程中能穩(wěn)定傳遞。在表觀遺傳中，DNA序列不發(fā)生變化，但基因表達(dá)卻發(fā)生了可遺傳的改變。由于DNA甲基化與人類發(fā)育和腫瘤疾病的密切關(guān)系，特別是CpG島甲基化所致抑癌基因轉(zhuǎn)錄失活問題，DNA甲基化已經(jīng)成為表觀遺傳學(xué)和表觀基因組學(xué)的重要研究內(nèi)容。表觀遺傳調(diào)控主要通過DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質(zhì)重塑和非編碼RNA調(diào)控4種控制表觀遺傳的沉默或激活。而表觀遺傳調(diào)控在DNA水平上的調(diào)控，主要體現(xiàn)在DNA甲基化、組蛋白甲基化以及組蛋白乙?；?。
（1）DNA甲基化或去甲基化；
DNA甲基化是指在DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶（DNMTs）的作用下，DNA的CG兩個核苷酸的胞嘧啶被選擇性地添加甲基，形成5－甲基胞嘧啶，這常見于基因的5'-CG-3'序列。大多數(shù)脊椎動物基因組DNA都有少量的甲基化胞嘧啶，主要集中在基因5'端的非編碼區(qū)，并成簇存在。甲基化位點可隨DNA的復(fù)制而遺傳，因為DNA復(fù)制后，甲基化酶可將新合成的未甲基化的位點進(jìn)行甲基化。DNA的甲基化可引起基因的失活，DNA甲基化導(dǎo)致某些區(qū)域DNA構(gòu)象變化，從而影響了蛋白質(zhì)與DNA的相互作用，甲基化達(dá)到一定程度時會發(fā)生從常規(guī)的B-DNA向Z-DNA的過渡，由于Z-DNA結(jié)構(gòu)收縮，螺旋加深，使許多蛋白質(zhì)因子賴以結(jié)合的原件縮入大溝而不利于轉(zhuǎn)錄的起始，導(dǎo)致基因失活。另外，序列特異性甲基化結(jié)合蛋白（MBD/MeCP）可與啟動子區(qū)的甲基化CpG島結(jié)合，阻止轉(zhuǎn)錄因子與啟動子作用，從而阻抑基因轉(zhuǎn)錄過程。由于DNA甲基化與人類發(fā)育和腫瘤疾病的密切關(guān)系，特別是CpG島甲基化所致抑癌基因轉(zhuǎn)錄失活問題，DNA甲基化已經(jīng)成為表觀遺傳學(xué)和表觀基因組學(xué)的重要研究內(nèi)容。
（2）組蛋白甲基化或去甲基化；
組蛋白甲基化是由組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶（histonemethyl transferase，HMT）完成的。甲基化可發(fā)生在組蛋白的賴氨酸和精氨酸殘基上，而且賴氨酸殘基能夠發(fā)生單、雙、三甲基化，而精氨酸殘基能夠單、雙甲基化，這些不同程度的甲基化極大地增加了組蛋白修飾和調(diào)節(jié)基因表達(dá)的復(fù)雜性。甲基化的作用位點在賴氨酸（Lys）、精氨酸（Arg）的側(cè)鏈N原子上。組蛋白H3的第4、9、27和36位，H4的第20位Lys，H3的第2、l7、26位及H4的第3位Arg都是甲基化的常見位點。研究表明·，組蛋白精氨酸甲基化是一種相對動態(tài)的標(biāo)記，精氨酸甲基化與基因激活相關(guān)，而H3和H4精氨酸的甲基化丟失與基因沉默相關(guān)。相反，賴氨酸甲基化似乎是基因表達(dá)調(diào)控中一種較為穩(wěn)定的標(biāo)記。例如，H3第4位的賴氨酸殘基甲基化與基因激活相關(guān)，而第9位和第27位賴氨酸甲基化與基因沉默相關(guān)。此外，H4—K20的甲基化與基因沉默相關(guān)，H3—K36和H3—K79的甲基化與基因激活有關(guān)。但應(yīng)當(dāng)注意的是，甲基化個數(shù)與基因沉默和激活的程度相關(guān)。
組蛋白乙?；侵附M蛋白在乙?；D(zhuǎn)移酶（histone acetyltransferase, HAT）的作用下，將乙酰輔酶A的乙?；D(zhuǎn)移到賴氨酸的sNH3+中和掉1個正電荷。在細(xì)胞核內(nèi)，組蛋白乙?；c組蛋白去乙?；^程處于動態(tài)平衡，并由組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶（histone acetyltransferase, HAT）和組蛋白去乙?；福╤istone deacetylase, HDAC）共同調(diào)控。事實證明，HATs只要乙?；课稽c的46%，就足以阻止染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的折疊及促進(jìn)RNA聚合酶Ⅲ介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄。組蛋白乙?；鹑旧|(zhì)結(jié)構(gòu)改變及基因轉(zhuǎn)錄活性變化的機(jī)制至少包括以下幾個方面:（1）組蛋白尾部賴氨酸殘基的乙?；軌蚴菇M蛋白攜帶正電荷量減少，降低其與帶負(fù)電荷的DNA鏈的親和性，導(dǎo)致局部DNA與組蛋白八聚體解開纏繞，從而促使參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控的各種蛋白因子與DNA 特異序列結(jié)合，進(jìn)而發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用；（2）組蛋白的N末端尾巴可與參與維持染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的多種蛋白質(zhì)相互作用，更加穩(wěn)定了核小體的結(jié)構(gòu)。而組蛋白乙?；瘏s減弱了上述作用，阻礙了核小體裝配成規(guī)則的高級結(jié)構(gòu)；（3）組蛋白乙酰基轉(zhuǎn)移酶對相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子或活化因子進(jìn)行乙?；揎椧哉{(diào)節(jié)基因的表達(dá)。
總的來說，表觀遺傳學(xué)是對中心法則的重要補充，它詮釋了中心法則忽略的兩個問題：即哪些因素決定了基因的正常轉(zhuǎn)錄和翻譯以及核酸并不是存儲遺傳信息的唯一載體。表觀遺傳信息可以通過控制基因的表達(dá)時間、空間位置和表達(dá)方式來調(diào)控發(fā)育過程及各種生理反應(yīng)。所以，許多用DNA序列不能解釋的現(xiàn)象,通過表觀遺傳學(xué)的研究找到了答案，這就為廣大科研工作者的科學(xué)研究指明了新的方向。