ข้อมูล

12: ระเบียบการถอดความและการสืบทอด Epigenetic - ชีววิทยา


  • 12.1: บทนำ
    เซลล์ควบคุมการเผาผลาญได้หลายวิธี เรามีอยู่แล้วที่เอ็นไซม์ควบคุม allosterically ตรวจสอบระดับเซลล์ของสารเมแทบอลิซึม จำได้ว่าตัวกลางไกลโคไลติกเพิ่มขึ้นและลดลงในเซลล์โดยอิงจากความต้องการพลังงานของเซลล์ ผูกมัดหรือแยกตัวออกจากตำแหน่งอัลโลสเทอริก
  • 12.2: ระเบียบยีนในโปรคาริโอต
    ยีนโปรคาริโอตจำนวนมากจัดอยู่ในโอเปอรอน ยีนที่เชื่อมโยงถูกถ่ายทอดเป็น mRNA เดียวที่เข้ารหัสโปรตีนตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป ตัวดำเนินการมักจะเข้ารหัสโปรตีนด้วยหน้าที่ที่เกี่ยวข้อง การควบคุมกิจกรรมของโอเปอรอน (แทนที่จะเป็นยีนเดี่ยวหลายตัวที่เข้ารหัสโปรตีนเดี่ยว) ช่วยให้การสังเคราะห์โปรตีนหลายชนิดพร้อมกันดีขึ้น ใน E. coli lac operon ที่ได้รับการควบคุมจะเข้ารหัสเอนไซม์สามตัวที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญแลคโตส
  • 12.3: ปัญหาเกี่ยวกับยีนที่ไม่ได้รับการควบคุม (การดูแลทำความสะอาด) ในทุกเซลล์
    ก่อนที่เราจะหันความสนใจไปที่การควบคุมการแสดงออกของยีนในยูคาริโอต ให้พิจารณาชั่วขณะหนึ่งเกี่ยวกับการแสดงออกขององค์ประกอบหรือการดูแลทำความสะอาด ยีนที่ทำงานอยู่ตลอดเวลา ความต้องการที่ยีนบางตัวมักจะ "เปิด" ทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับลำดับความสำคัญของเซลล์ในการแสดงออกของยีน ผลิตภัณฑ์ยีนที่เป็นส่วนประกอบคือชุดของโพลีเปปไทด์จำนวนมากที่สร้างสารเชิงซ้อนระดับโมเลกุลขนาดใหญ่ในเซลล์ หรือชุดของเอนไซม์ที่มีส่วนร่วมในวิถีทางชีวเคมีที่สำคัญ
  • 12.4: ระเบียบยีนในยูคาริโอต
    ผลลัพธ์ของการทดลองนี้เป็นหลักฐานว่าแม้แต่เซลล์ที่แตกต่างกันมากของสิ่งมีชีวิตก็มียีนเดียวกัน ที่จริงแล้ว ในสิ่งมีชีวิตที่มียูคาริโอตหลายเซลล์ ทุกเซลล์มี DNA (ยีน) เหมือนกัน ดังนั้นเซลล์ชนิดต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิตนั้นไม่ได้แตกต่างกันในยีนที่พวกมันมี แต่ชุดของยีนที่พวกมันแสดงออก! เมื่อมองในอีกแง่หนึ่ง เซลล์จะแยกความแตกต่างเมื่อเปิดยีนใหม่และปิดยีนเก่า
  • 12.5: อีพิเจเนติกส์
    อริสโตเติลคิดว่าตัวอ่อนที่โผล่ออกมาจากมวลอสัณฐาน "เมล็ดพันธุ์ที่ปรุงไม่เต็มที่ด้วยจิตวิญญาณที่มีคุณค่าทางโภชนาการและทุกส่วนของร่างกาย" การพัฒนากล้องจุลทรรศน์ในเวลาต่อมาทำให้มีคำอธิบายโดยละเอียดมากขึ้น (หากไม่ถูกต้อง) ของพัฒนาการของตัวอ่อน ในปี ค.ศ. 1677 ผู้ทรงคุณวุฒิไม่น้อยไปกว่า Anton von Leeuwenhoek เมื่อมองดูสเปิร์มของมนุษย์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ คิดว่าเขาเห็นมนุษย์จิ๋วอยู่ข้างใน! มนุษย์ตัวจิ๋วหรือโฮมุนคูลัสกลายเป็นสิ่งที่ดีเลิศของทฤษฎีการก่อรูป
  • 12.6: คำสำคัญและข้อกำหนด

Epigenetics

การพิมพ์จีโนมเป็นปรากฏการณ์อีพีเจเนติกที่ทำให้ยีนแสดงออกในลักษณะเฉพาะสำหรับต้นกำเนิดของยีน

คำอธิบาย:

การพิมพ์จีโนมเป็นมรดกจากพรมแดนเมนเดเลียน โรคที่สืบทอดและพัฒนาการของมนุษย์จำนวนมากละเมิดกฎหมายมรดก Mendelian วิธีการสืบทอดนี้มีการศึกษาในอีพีเจเนติกส์ Epigenetics แสดงให้เห็นว่าการแสดงออกของยีนได้รับการเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อนมากกว่าการดัดแปลงในลำดับดีเอ็นเอ รวมถึงอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมที่มีต่อเซลล์สืบพันธุ์ก่อนการปฏิสนธิ

การประทับยีนเป็นกระบวนการในการทำให้ยีนเงียบผ่านเมทิลเลชันของดีเอ็นเอ อัลลีลที่ถูกกดขี่จะถูกเมทิลเลต ในขณะที่อัลลีลที่ออกฤทธิ์ยังคงไม่มีเมทิล การประทับจีโนมเกิดขึ้นเมื่ออัลลีลสองอัลลีลที่โลคัสไม่เท่ากันตามหน้าที่และถือเป็นปรากฏการณ์อีพีเจเนติกหลักที่สามารถนำไปสู่การสำแดงผลต้นกำเนิดจากแหล่งกำเนิด การเปลี่ยนแปลงของอีพีเจเนติกส์สามารถเกิดขึ้นได้จากปัจจัยแวดล้อมในช่วงเวลาต่างๆ ของชีวิต
เมื่อการเปลี่ยนแปลงของอีพีเจเนติกส์เกิดขึ้นในสเปิร์มหรือเซลล์ไข่ที่นำไปสู่การปฏิสนธิ ลูกหลานจะสืบทอดการเปลี่ยนแปลงของอีพีเจเนติกส์

การพิมพ์เป็นกระบวนการแบบไดนามิก จะต้องเป็นไปได้ที่จะลบและสร้างรอยประทับใหม่ผ่านแต่ละรุ่นเพื่อให้ยีนถูกตราตรึงในผู้ใหญ่อาจยังคงแสดงออกในลูกหลานของผู้ใหญ่คนนั้น ดังนั้นลักษณะของการประทับจึงต้องเป็นแบบอีพีเจเนติกมากกว่าที่จะขึ้นกับลำดับดีเอ็นเอ การประทับจีโนมใช้กลไกอีพีเจเนติกปกติของเซลล์เพื่อควบคุมการแสดงออกเฉพาะของผู้ปกครอง

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ามียีนอย่างน้อย 80 ยีนในมนุษย์และหนู ซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตและพัฒนาการของตัวอ่อนและรก รูปแบบของรอยประทับทางพันธุกรรมได้แสดงให้เห็นในเชื้อรา พืช และสัตว์

ตอบ:

Epigenetics หมายถึงการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในการแสดงออกของยีนที่ไม่เปลี่ยนแปลง DNA ของเรา

คำอธิบาย:

ซึ่งหมายความว่าฟีโนไทป์ของเรา สิ่งที่แสดงออก มีการเปลี่ยนแปลงในทางใดทางหนึ่งโดยไม่เปลี่ยนแปลง DNA ของเราเนื่องจากตัวแปรภายนอกหรือสิ่งแวดล้อม ยีนอาจแสดงออกหรือปิดเสียงหรืออ่านต่างกัน แต่รหัสดีเอ็นเอพื้นฐานยังคงเหมือนเดิม

การเปลี่ยนแปลงอีพีเจเนติกส์เหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจาก DNA methylation, histone modified และ RNA-associated silencing

DNA methylation เพิ่มกลุ่มเมธิลให้กับ DNA ซึ่งเปลี่ยนการถอดรหัส การดัดแปลงฮิสโตนทำงานโดยการเพิ่มกลุ่มอะเซทิลหรือเมทิลลงในไลซีนที่อยู่ในฮิสโตน RNA ที่ไม่เข้ารหัส, antisense RNA และการแทรกแซง RNA อาจเปลี่ยนการแสดงออกโดยทำให้เกิดการดัดแปลงฮิสโตน เมทิเลชัน และโดยการทำให้เฮเทอโรโครมาตินก่อตัว ตัวอย่างทั้งหมดที่กล่าวถึงในยีนปิดเสียงประโยคก่อนหน้า

นี่เป็นเว็บไซต์ที่ดีจาก University of Utah and Nature มีหน้าเว็บที่ยอดเยี่ยมในหัวข้อนี้ด้วย


O-GlcNAc และการควบคุม epigenetic ของการแสดงออกของยีน

O-GlcNAcylation เป็นการดัดแปลงที่ขับเคลื่อนด้วยสารอาหารมากมายซึ่งเชื่อมโยงกับการส่งสัญญาณของเซลล์และการควบคุมการแสดงออกของยีน การใช้สารตั้งต้นที่ได้จากฟลักซ์การเผาผลาญ O-GlcNAc ทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมสภาวะสมดุล เอ็นไซม์ของการปั่นจักรยาน O-GlcNAc, OGT และ O-GlcNAcase ทำหน้าที่ในไมโตคอนเดรีย ไซโตพลาสซึม และนิวเคลียสร่วมกับ "ตัวเขียน" และ "ยางลบ" ของอีพีเจเนติกส์ของรหัสฮิสโตน ทั้ง O-GlcNAc และ O-phosphate ปรับเปลี่ยนซ้ำภายในโดเมน RNA polymerase II C-terminal (CTD) ด้วยการสื่อสารกับรหัสฮิสโตนและ CTD การปั่นจักรยานของ O-GlcNAc ทำให้เกิดความเชื่อมโยงระหว่างสถานะการเผาผลาญของเซลล์และกลไกของอีพีเจเนติก ดังนั้น O-GlcNAcylation จึงพร้อมที่จะมีอิทธิพลต่อการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของอีพีเจเนติกข้ามรุ่น

คำสำคัญ: Epigenetics Glycobiology Histones O-GlcNAc O-GlcNAcylation Polycomb RNA Polymerase II การถอดความสัญญาณ

© 2014 โดย American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.


ระเบียบ Epigenetic ของ Adipogenesis ในการพัฒนา Metabolic Syndrome

โรคอ้วนเป็นหนึ่งในปัญหาด้านสาธารณสุขที่ใหญ่ที่สุดที่ระบุโดยการเพิ่มขึ้นของมวลเนื้อเยื่อไขมันอันเป็นผลมาจากการเจริญเติบโตมากเกินไปของ adipocyte และ hyperplasia เกี่ยวกับความสำคัญของเนื้อเยื่อไขมันในกระบวนการทางชีววิทยาต่างๆ การเปลี่ยนแปลงใดๆ ในการทำงานส่งผลให้สุขภาพการเผาผลาญลดลง ในการทบทวนนี้ เราพูดถึงวิธีที่เนื้อเยื่อไขมันรักษาสุขภาพเมตาบอลิซึมผ่านการหลั่งของอะดิโพไคน์และสารสื่อกลางในการอักเสบ และความผิดปกติของมันนำไปสู่การพัฒนาของความผิดปกติของการเผาผลาญที่รุนแรงและส่งผลต่อการลุกลามของมะเร็งได้อย่างไร การด้อยค่าในการทำงานของ adipocyte เกิดขึ้นเนื่องจากพันธุกรรมของแต่ละบุคคลและ/หรือปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่ส่งผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อโปรไฟล์ epigenetic ที่นำไปสู่การแสดงออกของยีนที่เปลี่ยนแปลงไปและการเริ่มเป็นโรคอ้วนในผู้ใหญ่ นอกจากนี้ แง่มุมที่สำคัญหลายประการของชีววิทยาไขมัน รวมถึงการควบคุมปัจจัยการถอดรหัสต่างๆ จะถูกควบคุมโดยเหตุการณ์อีพีเจเนติก ดังนั้น การทำความเข้าใจความซับซ้อนของ adipogenesis จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการตระหนักถึงความเกี่ยวข้องในสภาวะของโรคพื้นเดิม และการระบุวิธีการรักษาสำหรับโรคอ้วนและกลุ่มอาการเมตาบอลิซึม

คำสำคัญ: adipogenesis ความต้านทานต่ออินซูลิน โรคเมตาบอลิซึม โรคอ้วน การถ่ายทอดทางพันธุกรรม.

ลิขสิทธิ์ © 2021 Pant, Firmal, Shah, Alam และ Chattopadhyay

แถลงการณ์ความขัดแย้งทางผลประโยชน์

ผู้เขียนประกาศว่าการวิจัยได้ดำเนินการโดยไม่มีความสัมพันธ์ทางการค้าหรือทางการเงินใด ๆ ที่อาจตีความได้ว่าเป็นความขัดแย้งทางผลประโยชน์ที่อาจเกิดขึ้น


สังกัด

แผนก Genomics and Epigenetics, Garvan Institute of Medical Research, ซิดนีย์, นิวเซาท์เวลส์, ออสเตรเลีย

Ksenia Skvortsova และ Ozren Bogdanović

Department of Chromatin Regulation, Max Planck Institute of Immunobiology and Epigenetics, เมืองไฟรบูร์ก ประเทศเยอรมนี

St Vincent’s Clinical School, University of New South Wales–Sydney, Sydney, New South Wales, Australia

คุณยังสามารถค้นหาผู้เขียนคนนี้ใน PubMed Google Scholar

คุณยังสามารถค้นหาผู้เขียนคนนี้ใน PubMed Google Scholar

คุณยังสามารถค้นหาผู้เขียนคนนี้ใน PubMed Google Scholar

ผลงาน

ผู้เขียนทุกคนมีส่วนในการค้นคว้าข้อมูลสำหรับบทความ อภิปรายเนื้อหา และการเขียนและแก้ไขต้นฉบับ

ผู้เขียนที่สอดคล้องกัน


กลไก Epigenetic ในเซลล์ปกติ

โครมาตินประกอบด้วยหน่วยซ้ำของนิวคลีโอโซม ซึ่งประกอบด้วย � คู่เบสของ DNA ที่พันรอบออคทาเมอร์ของโปรตีนฮิสโตนหลักสี่ตัว (H3, H4, H2A และ H2B) (9) กลไก Epigenetic ที่ปรับเปลี่ยนโครงสร้างโครมาตินสามารถแบ่งออกเป็นสี่ประเภทหลัก: DNA methylation การดัดแปลงโควาเลนต์ฮิสโตนกลไกที่ไม่ใช่โควาเลนต์เช่นการรวมตัวของตัวแปรฮิสโตนและการเปลี่ยนแปลงนิวคลีโอโซมและ RNA ที่ไม่มีการเข้ารหัสรวมถึง microRNAs (miRNAs) การปรับเปลี่ยนเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อควบคุมการทำงานของจีโนมโดยการเปลี่ยนแปลงพลวัตเชิงโครงสร้างของโครมาตินในท้องที่ โดยหลักแล้วจะควบคุมการเข้าถึงและความกะทัดรัดของมัน การทำงานร่วมกันของการปรับเปลี่ยนเหล่านี้สร้าง ‘ ภูมิทัศน์ epigenetic ’ ที่ควบคุมวิธีที่จีโนมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมแสดงออกในเซลล์ประเภทต่างๆ ระยะการพัฒนา และสถานะของโรค รวมถึงมะเร็ง (4,10�) รูปแบบที่ชัดเจนของการดัดแปลงเหล่านี้มีอยู่ในสถานะเซลล์ต่างๆ ทำหน้าที่เป็นผู้พิทักษ์เอกลักษณ์ของเซลล์ ( ตารางที่ 1 ) ในที่นี้ เราจะพูดถึงแง่มุมที่สำคัญของกลไกอีพีเจเนติกที่สำคัญในเซลล์ปกติ

ตารางที่ 1

กลไกอีพีเจเนติกส์ที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมการแสดงออกของยีนและโครงสร้างโครมาตินในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมปกติ

ดีเอ็นเอเมทิลเลชัน
    เซลล์ทุกประเภท
         ดัดแปลงพันธุกรรมที่มั่นคง
& #x02003        ยีนเงียบ
         การจัดระเบียบของโครมาติน
& #x02003        Imprinting, การปิดใช้งานโครโมโซม X, การทำให้องค์ประกอบที่ซ้ำซากเงียบลง
& #x02003        สื่อกลางโดย DNMT
    ES เซลล์
         รูปแบบการกระจายแบบไบโมดัล
            Global CpG เมทิลเลชั่น
& #x02003          𠀼pG เกาะไม่มีเมทิล
& #x02003        โปรโมเตอร์ยีน Pluripotency ที่ไม่มีเมทิล
    โซมาติกเซลล์
         เมทิลเลชั่นเฉพาะเนื้อเยื่อของเกาะ CpG บางเกาะและโปรโมเตอร์เกาะที่ไม่ใช่ CpG ส่วนใหญ่
         ยีนโปรโมเตอร์ Pluripotency เมทิลเลต
การปรับเปลี่ยนฮิสโตนโควาเลนต์
    เซลล์ทุกประเภท
         ดัดแปลงพันธุกรรมได้
& #x02003      &#xx02003 ทั้งการปิดเสียงของยีน (H3K9me, H3K27me เป็นต้น) และการกระตุ้นยีน (H3K4me, acetylation เป็นต้น)
& #x02003        รูปแบบการกระจายเฉพาะของเครื่องหมายฮิสโตนมีส่วนในการจัดโครงสร้างโครมาติน
& #x02003        กลางโดย HMTs, HDMs, HATs และ HDACs เป็นต้น
    ES เซลล์
& #x02003        โดเมนไบวาเลนต์—การอยู่ร่วมกันของเครื่องหมายที่ออกฤทธิ์และกดขี่ (H3K4me และ H3K27me) ที่โปรโมเตอร์ของยีนที่มีความสำคัญต่อพัฒนาการ
         พลาสติกอีพิจีโนม
    โซมาติกเซลล์
         การสูญเสียความเป็น bivalency และอีพิจีโนมที่ถูกจำกัด
& #x02003        การจัดตั้งโดเมน H3K27me และ H3K4me ชนิดโมโนวาเลนต์ที่จำเพาะต่อเนื้อเยื่อ
& #x02003       การมีอยู่ของการดัดแปลงโครมาติน K9 ขนาดใหญ่
ตำแหน่งนิวคลีโอโซมและตัวแปรฮิสโตน
    เซลล์ทุกประเภท
& #x02003       Labile กลไกการกำกับดูแลของ epigenetic
& #x02003        ทั้งการปิดเสียงของยีนและการกระตุ้นยีนด้วยการปรับการเข้าถึงของโครมาติน
         ถูกกลางโดย ATP-dependent chromatin-remodeling complexes
& #x02003        ทั้งการเลื่อนของนิวคลีโอโซมที่มีอยู่และการรวมตัวของนิวคลีโอโซมใหม่
& #x02003       H2A.Z และ H3.3 ถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นโดยเฉพาะสำหรับโปรโมเตอร์ยีนที่ทำงานอยู่หรือพร้อมสำหรับการกระตุ้น
& #x02003      �tylated H2A.Z เชื่อมโยงกับยูโครมาตินและ H2A.Z ที่แพร่หลายด้วยเฮเทอโรโครมาติน
miRNAs
    เซลล์ทุกประเภท
& #x02003       Labile กลไกการกำกับดูแลของ epigenetic
& #x02003        ยีนเงียบ
         นิพจน์เฉพาะเนื้อเยื่อ
& #x02003       สามารถควบคุมได้

กลไก Epigenetic รวมถึง DNA methylation, covalent histone modified, nucleososme positioning และ miRNAs มีความจำเป็นสำหรับการพัฒนาของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมตามปกติและการควบคุมการแสดงออกของยีน การดัดแปลงอีพีเจเนติกส์เหล่านี้แสดงคุณสมบัติเฉพาะและรูปแบบการกระจายในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่แตกต่างกัน รูปแบบการรวมตัวที่ชัดเจนของการดัดแปลงเหล่านี้ เรียกรวมกันว่าอีพิจีโนม เป็นตัวกำหนดหลักของชะตากรรมของเซลล์และกิจกรรมของยีน เซลล์ ES รักษาอีพีจีโนมพลาสติกที่จำเป็นสำหรับกระบวนการพัฒนา ในทางตรงกันข้าม อีพิจีโนมของเนื้อเยื่อที่แตกต่างกันแสดงโครงสร้างที่ค่อนข้างจำกัดซึ่งคงรักษาไว้อย่างเสถียรผ่านการแบ่งเซลล์หลาย ๆ ตัว

ดีเอ็นเอเมทิลเลชัน

DNA methylation อาจเป็นการดัดแปลง epigenetic ที่มีการศึกษาอย่างกว้างขวางที่สุดในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม มีกลไกการปิดเสียงของยีนที่เสถียรซึ่งมีบทบาทสำคัญในการควบคุมการแสดงออกของยีนและสถาปัตยกรรมโครมาติน ร่วมกับการดัดแปลงฮิสโตนและโปรตีนอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับโครมาติน ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม DNA methylation ส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากการดัดแปลงโควาเลนต์ของไซโตซีนเรซิดิวใน CpG dinucleotides ไดนิวคลีโอไทด์ CpG ไม่ได้กระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วจีโนมของมนุษย์ แต่กลับกระจุกตัวอยู่ใน DNA ที่อุดมไปด้วย CpG สั้น ๆ ที่เรียกว่า 𠆌pG islands’ และบริเวณที่มีลำดับการทำซ้ำขนาดใหญ่ (เช่น การทำซ้ำ centromeric, องค์ประกอบ retrotransposon, rDNA เป็นต้น) (15,16) ). หมู่เกาะ CpG อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดที่ปลายยีน 5′ และครอบครอง �% ของโปรโมเตอร์ยีนมนุษย์ (17) แม้ว่าไซต์ CpG ส่วนใหญ่ในจีโนมจะถูกเมทิลเลต แต่เกาะ CpG ส่วนใหญ่มักจะไม่มีเมธิลระหว่างการพัฒนาและในเนื้อเยื่อที่แตกต่างกัน (11) อย่างไรก็ตาม โปรโมเตอร์ของเกาะ CpG บางส่วนกลายเป็นเมทิลเลตระหว่างการพัฒนา ซึ่งส่งผลให้เกิดความเงียบในการถอดรหัสในระยะยาว การยับยั้งโครโมโซม X และยีนที่พิมพ์ออกมาเป็นตัวอย่างคลาสสิกของการเกิดเมทิลเลชั่นเกาะ CpG ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในระหว่างการพัฒนา (15) มีรายงานการเกิดเมทิลเลชั่นเกาะ CpG เฉพาะเนื้อเยื่อในเนื้อเยื่อโซมาติกที่หลากหลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยีนที่มีความสำคัญต่อพัฒนาการ (18,19) ในทางตรงกันข้าม ลำดับจีโนมซ้ำๆ ซึ่งกระจัดกระจายไปทั่วจีโนมมนุษย์นั้นถูกเมทิลเลตอย่างหนัก ซึ่งป้องกันความไม่เสถียรของโครโมโซมโดยการปิดเสียง DNA ที่ไม่ได้เข้ารหัสและองค์ประกอบ DNA ที่เคลื่อนย้ายได้ (11) DNA methylation สามารถนำไปสู่การปิดเสียงของยีนโดยการป้องกันหรือส่งเสริมการจัดหาโปรตีนควบคุมไปยัง DNA ตัวอย่างเช่น มันสามารถยับยั้งการเปิดใช้งานการถอดรหัสโดยการปิดกั้นปัจจัยการถอดรหัสจากการเข้าถึงไซต์ที่มีผลผูกพันเป้าหมายเช่น c-myc และ MLTF (20,21) อีกทางเลือกหนึ่ง มันสามารถจัดให้มีตำแหน่งในการจับสำหรับโปรตีนโดเมนการจับเมทิล ซึ่งสามารถไกล่เกลี่ยการกดขี่ของยีนผ่านอันตรกิริยากับฮิสโตนดีอะซีไทเลส (HDAC) (22,23) ดังนั้น DNA methylation จึงใช้กลไกที่หลากหลายในการยับยั้งยีนและบริเวณจีโนมที่ไม่เข้ารหัส

รูปแบบเมทิลเลชันของ DNA ที่แม่นยำซึ่งพบในจีโนมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนั้นถูกสร้างขึ้นและคงไว้ซึ่งการถ่ายทอดทางพันธุกรรมโดยกิจกรรมความร่วมมือของ เดอโนโว methyltransferases𠅍NMT3A และ DNMT3B ซึ่งทำหน้าที่ไม่ขึ้นกับการจำลองแบบและแสดงความพึงพอใจที่เท่าเทียมกันสำหรับ DNA ที่ไม่เป็นเมทิลและเฮมิเมทิลเลตและ DNA ที่บำรุงรักษา methyltransferase𠅍NMT1 ซึ่งทำหน้าที่ในระหว่างการจำลองแบบอย่างพิเศษ methylating hemimethylated DNA (24,25)

ในขณะที่บทบาทของโปรโมเตอร์เมทิลเลชั่นเกาะ CpG ในการปิดเสียงของยีนนั้นเป็นที่ยอมรับกันดี แต่ก็ยังไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับบทบาทของเมทิลเลชั่นของโปรโมเตอร์เกาะที่ไม่ใช่ CpG การศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้แสดงให้เห็นว่า DNA methylation มีความสำคัญต่อการควบคุมโปรโมเตอร์เกาะที่ไม่ใช่ CpG ตัวอย่างเช่น การแสดงออกเฉพาะเนื้อเยื่อของ MASPIN ซึ่งไม่มีเกาะ CpG ภายในโปรโมเตอร์ ถูกควบคุมโดย DNA methylation (26) ในทำนองเดียวกัน methylation ของโปรโมเตอร์เกาะที่ไม่ใช่ CpG เดือนตุลาคม 4 มีอิทธิพลอย่างมากต่อระดับการแสดงออก (27) เนื่องจากเกาะ CpG ครอบครองเพียง �% ของโปรโมเตอร์ยีนมนุษย์ จึงจำเป็นต้องอธิบายบทบาทของเมทิเลชั่นเกาะที่ไม่ใช่ CpG เพื่อให้เข้าใจถึงบทบาททั่วโลกของการสร้างเมทิลดีเอ็นเอในเนื้อเยื่อปกติ (17)

การปรับเปลี่ยนฮิสโตนโควาเลนต์

โปรตีนฮิสโตน ซึ่งประกอบรวมด้วยแกนนิวคลีโอโซม ประกอบด้วยโดเมนปลาย C ทรงกลมและส่วนปลายของปลาย N ที่ไม่มีโครงสร้าง (9) ส่วนหางของปลาย N ของฮิสโตนสามารถผ่านการดัดแปลงโควาเลนต์หลังการแปลที่หลากหลายซึ่งรวมถึงเมทิเลชัน, แอซีทิเลชัน, การแพร่หลาย, ซูมอยเลชัน และฟอสโฟรีเลชันบนเรซิดิวจำเพาะ (12) การปรับเปลี่ยนเหล่านี้ควบคุมกระบวนการของเซลล์ที่สำคัญ เช่น การถอดความ การจำลองแบบ และการซ่อมแซม (12) ส่วนเสริมของการปรับเปลี่ยนเสนอให้เก็บหน่วยความจำ epigenetic ภายในเซลล์ในรูปแบบของ ‘รหัสฮิสโตน’ ที่กำหนดโครงสร้างและกิจกรรมของบริเวณโครมาตินต่างๆ (28) การปรับเปลี่ยนฮิสโตนทำงานโดยเปลี่ยนความสามารถในการเข้าถึงของโครมาตินหรือโดยการสรรหาและ/หรือบดบังโปรตีนเอฟเฟกเตอร์ที่ไม่ใช่ฮิสโตน ซึ่งถอดรหัสข้อความที่เข้ารหัสโดยรูปแบบการดัดแปลง กลไกการสืบทอดของรหัสฮิสโตนนี้ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้

ซึ่งแตกต่างจาก DNA methylation การดัดแปลงฮิสโตนสามารถนำไปสู่การกระตุ้นหรือการกดขี่โดยขึ้นอยู่กับว่าเรซิดิวใดถูกดัดแปลงและชนิดของการดัดแปลงที่มีอยู่ ตัวอย่างเช่น ไลซีน อะซีติเลชันสัมพันธ์กับการกระตุ้นการถอดรหัส (12,29) ในขณะที่ไลซีน เมทิเลชันนำไปสู่การกระตุ้นการถอดรหัสหรือการกดขี่โดยขึ้นอยู่กับว่าเรซิดิวใดถูกดัดแปลงและระดับของเมทิลเลชัน ตัวอย่างเช่น ไตรเมทิลเลชันของไลซีน 4 บนฮิสโตน H3 (H3K4me3) ถูกทำให้สมบูรณ์ที่โปรโมเตอร์ของยีนที่แอคทีฟการถอดรหัส (30) ในขณะที่ไตรเมทิลเลชันของ H3K9 (H3K9me3) และ H3K27 (H3K27me3) มีอยู่ที่โปรโมเตอร์ของยีนที่ถูกกดการถอดรหัส (12) การดัดแปลงสองครั้งหลังร่วมกันเป็นกลไกหลักสองอย่างในการปิดเสียงในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม H3K9me3 ทำงานร่วมกับ DNA methylation และ H3K27me3 ส่วนใหญ่ทำงานไม่เฉพาะกับ DNA methylation ( รูปที่ 1 ) มีการระบุการปรับเปลี่ยนฮิสโตนเชิงรุกและเชิงรุกจำนวนมาก ซึ่งเป็นเครือข่ายการควบคุมยีนที่ซับซ้อนซึ่งจำเป็นสำหรับกิจกรรมทางสรีรวิทยาของเซลล์ (10,12) การศึกษาในวงกว้างของจีโนมที่แสดงการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นและรูปแบบการรวมกันที่แตกต่างกันของเครื่องหมายฮิสโตนเหล่านี้ในจีโนมได้เพิ่มความเข้าใจของเราอย่างมีนัยสำคัญว่าการดัดแปลงที่หลากหลายเหล่านี้ทำหน้าที่ในลักษณะความร่วมมือเพื่อควบคุมรูปแบบการแสดงออกของยีนทั่วโลก (31,32)

กลไกการปิดเสียงของยีน Epigenetic ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม (NS) ยีนที่ทำงานอยู่แสดงโครงสร้างโครมาตินแบบเปิดซึ่งประกอบด้วยบริเวณโปรโมเตอร์ที่ไม่มีเมทิล (วงกลมสีขาวเล็กๆ บนสายดีเอ็นเอ) โดยไม่มีนิวคลีโอโซมต้นน้ำของตำแหน่งเริ่มต้นการถอดรหัส (ลูกศรสีดำหนา) การเสริมคุณค่าของเครื่องหมายฮิสโตนที่ออกฤทธิ์ เช่น อะซิติเลชัน (สีเขียว) สามเหลี่ยม, Ac) และเมทิลเลชั่น H3K4 (วงกลมสีเขียว 4) และ H2A.Z ในระดับสูงบนนิวคลีโอโซม (สีส้ม) รอบๆ บริเวณเริ่มต้นการถอดรหัส โครงสร้างโครมาตินแบบเปิดได้รับอนุญาตสำหรับการผูกมัดของปัจจัยการถอดรหัสและ RNA Pol-II ซึ่งเป็นสื่อกลางในการถอดรหัสที่ใช้งานกับโปรโมเตอร์ดังกล่าว การกดขี่ของยีนที่ออกฤทธิ์ดังกล่าว (ระบุด้วยลูกศรสีแดง) สามารถทำได้ในเซลล์ปกติโดยกลไกหลักสองประการ: (NS) การยับยั้งยีนโดยการกระทำของ PRC1 และ PRC2 ที่เป็นสื่อกลางในการยับยั้ง H3K27 methylation (วงกลมสีแดง, 27) มาพร้อมกับการกำจัด acetylation โดย HDACs, การสูญเสีย H3K4 methylation, chromatin compaction, nucleosome occupancy ใน NFR และการแพร่หลายของ H2A ซี () การปิดเสียงในระยะยาวผ่าน DNA methylation ทำได้โดย DNA methyltransferases DNA methylation (วงกลมสีแดงเล็ก ๆ บนเส้น DNA) มักจะมาพร้อมกับ H3K9 methylation ที่กดขี่ (วงกลมสีแดง 9) บนโปรโมเตอร์ ซึ่งนำไปสู่การอัดตัวของโครมาตินโดยการจัดหา HP1 โปรโมเตอร์ที่ปิดเสียงของ DNA Methylated แสดงการพร่องของ H2A.Z การสูญเสีย H3K4 methylation และ histone de-acetylation Ac, acetylation EZH2, สารเพิ่มประสิทธิภาพของ zeste homolog 2 HP1, โปรตีน heterochromatin 1 K4-HMT, Histone H3 lysine 4 histone methyltransferase K9-HMT, Histone H3 lysine 9 histone methyltransferase Pol-II, RNA polymerase II PRC1 และ PRC2, 1 polycomb repressive complex และ 2 Ub การแพร่หลาย

รูปแบบเฉพาะของการปรับเปลี่ยนฮิสโตนมีอยู่ภายในเซลล์ประเภทต่างๆ และเสนอให้มีบทบาทสำคัญในการกำหนดเอกลักษณ์ของเซลล์ (33,34) ตัวอย่างเช่น เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน (ES) มี ‘โดเมนไบวาเลนต์’ ที่มีเครื่องหมายแอคทีฟ (H3K4me3) และแบบกดขี่ (H3K27me3) ที่มีอยู่ร่วมกันที่โปรโมเตอร์ของยีนที่มีความสำคัญต่อพัฒนาการ (35,36) โดเมนไบวาเลนต์ดังกล่าวถูกกำหนดขึ้นโดยกิจกรรมของตัวควบคุมที่สำคัญสองตัวของการพัฒนาในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม: กลุ่มโพลีคอมบ์ที่กระตุ้นการกดขี่ของไตรเมทิลเลชัน H3K27 ที่กดขี่ และจำเป็นสำหรับการรักษาภาวะพลูริโพเทนซีของเซลล์ ES ผ่านการปิดเสียงยีนจำเพาะชะตากรรมของเซลล์ และอาจเป็นกลุ่มไตรทรวงอกที่กระตุ้น การเปิดใช้งานเครื่องหมายไตรเมทิลเลชั่น H3K4 และจำเป็นสำหรับการรักษาสถานะโครมาตินที่แอคทีฟในระหว่างการพัฒนา (34) การเกิดไบวาเลนซีนี้ถูกตั้งสมมติฐานเพื่อเพิ่มความเป็นพลาสติกฟีโนไทป์ ทำให้เซลล์ ES สามารถควบคุมการแสดงออกของยีนได้อย่างแน่นหนาในระหว่างกระบวนการพัฒนาต่างๆ เซลล์ที่แยกจากกันจะสูญเสียความเป็นสองส่วนนี้ไปและได้รับโครงสร้างโครมาตินที่เข้มงวดมากขึ้น ซึ่งอาจมีความสำคัญต่อการรักษาชะตากรรมของเซลล์ในระหว่างการขยายตัวของเซลล์ (33) สมมติฐานนี้ได้รับการสนับสนุนโดยการค้นพบเมื่อเร็ว ๆ นี้ของบริเวณโครมาตินควบแน่นขนาดใหญ่ที่มีเครื่องหมาย H3K9me2 ที่กดขี่ เรียกว่า ‘LOCKs’s’ (การดัดแปลงโครมาติน K9 ขนาดใหญ่) ในเซลล์ ES ที่แตกต่างกันซึ่งสามารถรักษาความเงียบของบริเวณจีโนมขนาดใหญ่ในเนื้อเยื่อที่แตกต่างกันได้ (37 ).

รูปแบบการปรับเปลี่ยนฮิสโตนถูกควบคุมแบบไดนามิกโดยเอ็นไซม์ที่เพิ่มและขจัดการดัดแปลงโควาเลนต์ในโปรตีนฮิสโตน ฮิสโตน อะซีติลทรานส์เฟอเรส (HATs) และฮิสโตน เมทิลทรานส์เฟอเรส (HMTs) เพิ่มหมู่อะซีติลและเมทิล ตามลำดับ ในขณะที่ HDAC และฮิสโตน ดีเมทิลเลส (HDMs) กำจัดหมู่แอซีทิลและเมทิล ตามลำดับ (38,39) เอ็นไซม์ดัดแปลงฮิสโตนจำนวนหนึ่งรวมถึง HAT, HMT, HDAC และ HDM ต่างๆ ได้รับการระบุในทศวรรษที่ผ่านมา (12) เอ็นไซม์ที่ปรับเปลี่ยนฮิสโตนเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน เช่นเดียวกับกลไกการควบคุมดีเอ็นเออื่นๆ เพื่อเชื่อมโยงสถานะโครมาตินและการถอดรหัสอย่างแน่นหนา

การทำงานร่วมกันของ DNA methylation และการดัดแปลงฮิสโตน

นอกเหนือจากการแสดงบทบาทเฉพาะของพวกมันแล้ว การดัดแปลงฮิสโตนและเมทิลเลชั่นของ DNA มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันในหลายระดับเพื่อกำหนดสถานะการแสดงออกของยีน การจัดระเบียบของโครมาติน และเอกลักษณ์ของเซลล์ (40) HMT หลายตัว ซึ่งรวมถึง G9a, SUV39H1 และ PRMT5 สามารถนำดีเอ็นเอเมทิเลชันไปยังเป้าหมายจีโนมจำเพาะโดยการสรรหาดีเอ็นเอเมทิลทรานส์เฟอเรส (DNMT) โดยตรงเพื่อทำให้ยีนเงียบ (41�) นอกจากการจัดหา DNMT โดยตรงแล้ว HMT และดีเมทิเลสยังมีอิทธิพลต่อระดับเมทิเลชันของ DNA โดยการควบคุมความคงตัวของโปรตีน DNMT (44,45) ในทางกลับกัน DNMTs สามารถคัดเลือก HDAC และโปรตีนที่จับกับเมทิลเพื่อให้ได้การปิดเสียงของยีนและการควบแน่นของโครมาติน (22,23) DNA methylation ยังสามารถกำหนด H3K9 methylation ผ่านเอฟเฟกเตอร์โปรตีน เช่น MeCP2 ดังนั้นสร้างสถานะโครมาตินที่กดขี่ (46) ปฏิกิริยาระหว่างเครื่องจักร DNA methylation และเอนไซม์ดัดแปลงฮิสโตนช่วยเพิ่มความซับซ้อนของการควบคุม epigenetic ของการแสดงออกของยีน ซึ่งจะกำหนดและรักษาเอกลักษณ์และหน้าที่ของเซลล์

ตำแหน่งนิวคลีโอโซมและตัวแปรฮิสโตน

กลไกที่ไม่ใช่โควาเลนต์ เช่น การเปลี่ยนแปลงนิวคลีโอโซมและการแทนที่โปรตีนฮิสโตนตามรูปแบบบัญญัติด้วยตัวแปรฮิสโตนเฉพาะ ก็มีบทบาทสำคัญในวิธีที่โครงสร้างโครมาตินควบคุมการทำงานของยีน นอกเหนือจากการทำหน้าที่เป็นโมดูลพื้นฐานสำหรับการบรรจุ DNA ภายในเซลล์แล้ว นิวคลีโอโซมยังควบคุมการแสดงออกของยีนโดยเปลี่ยนความสามารถในการเข้าถึงของลำดับดีเอ็นเอควบคุมไปเป็นปัจจัยการถอดรหัส (14) ข้อมูลการทำแผนที่นิวคลีโอโซมทั่วทั้งจีโนมสำหรับสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตต่างๆ เผยให้เห็นรูปแบบการจัดองค์กรทั่วไปด้วยการวางตำแหน่งที่แม่นยำของนิวคลีโอโซมรอบๆ โปรโมเตอร์ของยีน เมื่อเทียบกับรูปแบบสุ่มที่พบในร่างกายของยีน (47) บริเวณที่ปราศจากนิวคลีโอโซม (NFRs) มีอยู่ที่ปลายยีน 5′ และ 3′ ถือเป็นตำแหน่งสำหรับการประกอบและถอดชิ้นส่วนเครื่องจักรการถอดรหัส (48) การสูญเสียนิวคลีโอโซมที่ต้นน้ำโดยตรงของตำแหน่งเริ่มต้นการถอดรหัสมีความสัมพันธ์อย่างแน่นแฟ้นกับการกระตุ้นยีน (49,50) นอกจากนี้ การมีอยู่ของ NFR ที่โปรโมเตอร์ของยีนที่มีระดับการถอดรหัสพื้นฐานสัมพันธ์กับความสามารถในการกระตุ้นอย่างรวดเร็วเมื่อถูกกระตุ้น (51) ในทางตรงกันข้าม การบดเคี้ยวของตำแหน่งเริ่มต้นการถอดรหัสภายใน NFR โดยนิวคลีโอโซมสัมพันธ์กับการกดขี่ของยีน (52) การมอดูเลตของ NFR ได้รับการประสานโดยคอมเพล็กซ์การเปลี่ยนแปลงโครมาตินที่ขึ้นกับ ATP ซึ่งปรับเปลี่ยนการเข้าถึงได้ของไซต์ควบคุม DNA ผ่านการเลื่อนและการดีดออกของนิวคลีโอโซม (53) ปฏิสัมพันธ์ของเครื่องจักรสร้างรูปแบบนิวคลีโอโซมกับเมทิเลชันดีเอ็นเอและการดัดแปลงฮิสโตนมีบทบาทสำคัญในการสร้างรูปแบบการแสดงออกของยีนทั่วโลกและสถาปัตยกรรมโครมาติน (รูปที่ 1 และ ​ และ2) 2 ) (54,55)

DNA methylation เปลี่ยนแปลงในมะเร็ง ในเซลล์ปกติ โปรโมเตอร์เกาะ CpG มักจะไม่มีเมทิลเลต และเมื่อมีการใช้งาน เช่นเดียวกับในกรณีของยีนต้านเนื้องอก จะมาพร้อมกับเครื่องหมายฮิสโตนที่ทำงานอยู่ เช่น อะซิติเลชันและเมทิเลชันของ H3K4 (วงกลมสีเขียว 4) ซึ่งช่วยให้มีโครงสร้างโครมาตินแบบเปิดที่ทำงานการถอดรหัส อย่างไรก็ตาม บริเวณที่เกิดซ้ำ, transposons, CpG บริเวณ intergenic ที่ไม่ดีและโปรโมเตอร์ยีนที่พิมพ์ออกมานั้นถูกเมทิลเลตอย่างหนักและมาพร้อมกับเครื่องหมายฮิสโตนที่กดขี่ เช่น H3K9 methylation (วงกลมสีแดง, 9) ซึ่งรวมกันเป็นสถานะโครมาตินที่เงียบ ระหว่างการเกิดเนื้องอก โปรโมเตอร์ของยีนต้านเนื้องอกที่มีเกาะ CpG จะกลายเป็นเมทิลเลต ส่งผลให้เกิดโครงสร้างโครมาตินที่เงียบและการปิดเสียงผิดปกติ (แสดงโดยลูกศรสีแดง) ในทางตรงกันข้าม ลำดับการทำซ้ำ ทรานสโปซอน และโปรโมเตอร์ของยีนที่พิมพ์ออกมานั้นจะกลายเป็นไฮโปเมทิลเลตทำให้เกิดการกระตุ้นอย่างผิดปกติ (แสดงโดยลูกศรสีเขียว)

นอกเหนือจากการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพในการวางตำแหน่งนิวคลีโอโซมผ่านทางตัวปรับปรุงนิวคลีโอโซมแล้ว การรวมตัวกันของแวเรียนต์ของฮิสโตน เช่น H3.3 และ H2A.Z ในนิวคลีโอโซมยังมีอิทธิพลต่อการครอบครองของนิวคลีโอโซมและด้วยเหตุนี้ กิจกรรมของยีน (56,57) ต่างจากฮิสโตนย่อยที่สำคัญซึ่งการสังเคราะห์และการรวมเข้าด้วยกันกับการจำลองดีเอ็นเอในระยะ S แวเรียนต์เหล่านี้ถูกสังเคราะห์และรวมเข้ากับโครมาตินตลอดวัฏจักรเซลล์ (56) H3.3 และ H2A.Z ถูกทำให้อุดมสมบูรณ์อย่างพิเศษที่โปรโมเตอร์ของยีนที่ออกฤทธิ์หรือยีนที่พร้อมสำหรับการกระตุ้นและสามารถไกล่เกลี่ยการกระตุ้นยีนโดยการเปลี่ยนแปลงความเสถียรของนิวคลีโอโซม (58) การรวมตัวของ H2A.Z อาจมีส่วนช่วยในการกระตุ้นยีนโดยการปกป้องยีนจาก DNA methylation (59) ในเซลล์ ES H2A.Z จัดกลุ่มด้วยโดเมนแบบไบวาเลนต์ซึ่งอาจช่วยในการรักษายีนพัฒนาการที่สำคัญในสถานะทรงตัว (60) เช่นเดียวกับ Canonical histones ตัวแปรของฮิสโตนได้รับการดัดแปลงหลังการแปลหลายแบบ ซึ่งกำหนดตำแหน่งและหน้าที่ของนิวเคลียสของพวกมัน ตัวอย่างเช่น acetylated H2A.Z ส่วนใหญ่เชื่อมโยงกับยีนที่ใช้งานอยู่ใน euchromatin ในขณะที่ H2A.Z ที่แพร่หลายจะเชื่อมโยงกับ facultative heterochromatin (61,62) เมื่อนำมารวมกัน การรวมตัวแปรฮิสโตนภายในนิวคลีโอโซมทำให้เกิดกลไกอีพีเจเนติกเพิ่มเติมที่ใช้โดยเซลล์เพื่อปรับเปลี่ยนโครงสร้างโครมาตินตามความต้องการของกระบวนการเซลล์ที่หลากหลาย

MiRNAs

miRNAs มีขนาดเล็ก RNA ที่ไม่มีการเข้ารหัสซึ่งควบคุมการแสดงออกของยีนผ่านการยับยั้งหลังการถอดเสียงของยีนเป้าหมาย การจับคู่เบสแบบจำเพาะต่อลำดับของ miRNAs กับบริเวณที่ไม่ได้แปล 3′ ของ RNA ของผู้ส่งสารเป้าหมายภายในคอมเพล็กซ์การปิดเสียงที่เกิดจาก RNA ส่งผลให้เกิดการเสื่อมสภาพของ RNA ของผู้ส่งสารเป้าหมายหรือการยับยั้งการแปล (63) miRNAs แสดงออกในลักษณะเฉพาะของเนื้อเยื่อและควบคุมกระบวนการทางชีววิทยาที่หลากหลาย รวมถึงการเพิ่มจำนวนเซลล์ การตายของเซลล์ และการสร้างความแตกต่าง รายชื่อ miRNAs ที่ระบุในจีโนมมนุษย์และยีนเป้าหมายที่เป็นไปได้ของพวกมันกำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว ซึ่งแสดงให้เห็นบทบาทที่กว้างขวางของพวกมันในการรักษารูปแบบการแสดงออกของยีนทั่วโลก (13) เช่นเดียวกับยีนปกติ การแสดงออกของ miRNAs สามารถควบคุมได้โดยกลไก epigenetic (64) นอกจากนี้ miRNAs ยังสามารถมอดูเลตกลไกการควบคุมอีพิเจเนติกภายในเซลล์โดยมุ่งเป้าไปที่เอ็นไซม์ที่รับผิดชอบสำหรับ DNA methylation (DNMT3A และ DNMT3B) และการดัดแปลงฮิสโตน (EZH2) (65,66) ปฏิสัมพันธ์ดังกล่าวระหว่างส่วนประกอบต่างๆ ของเครื่องจักรอีพีเจเนติกส์ได้เน้นย้ำถึงลักษณะบูรณาการของกลไกอีพีเจเนติกที่เกี่ยวข้องกับการรักษารูปแบบการแสดงออกของยีนทั่วโลกอีกครั้ง


บทบาทของจีโนมซ้ำๆ

องค์ประกอบที่ถ่ายทอดได้เป็นองค์ประกอบที่ใกล้ชิดของจีโนม โดยมีศักยภาพในการควบคุมยีนที่อาจนำไปสู่ความหลากหลายทางฟีโนไทป์ อันที่จริงองค์ประกอบที่เคลื่อนย้ายได้และพระบรมสารีริกธาตุเป็นส่วนประกอบสำคัญของจีโนมยูคาริโอตส่วนใหญ่ McClintock เสนอให้เปิดหรือปิด transposons โดยการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมหรือในระหว่างการพัฒนา โดยทำหน้าที่เป็น 'องค์ประกอบควบคุม' ตอนนี้เราทราบแล้วว่า transposons สามารถมีอิทธิพลต่อกิจกรรมของยีนได้หลายวิธี โดยทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบควบคุมหรือรบกวนการถอดรหัส 68 จีโนมได้พัฒนากลไกเฉพาะของสปีชีส์เพื่อจำกัดการทำงานของทรานสโพซอน ตัวอย่างเช่น โดยการกำหนดเป้าหมายเครื่องจักรเฮเทอโรโครมาตินที่กดขี่ ไม่ว่าจะโดยผ่าน RNA จำเพาะหรือปัจจัยการจับดีเอ็นเอ ใน แมลงหวี่, heterochromatin-dependent mechanisms allow the expression of specific clusters of transposon relics in order to produce PIWI-interacting RNAs (piRNAs) that, in turn, inhibit transposition. piRNAs are maternally heritable and can be amplified via a ping-pong system, effectively allowing the organism to resist new invasions and adapt their genome to them 69 . Caenorhabditis elegans uses heterochromatin components to prevent illegitimate repetitive DNA transcription and genome instability 70 . Plants produce small RNAs derived from double-stranded precursors, which are synthesized by dedicated polymerases and target DNA methylation and the H3K9 methylation machinery 71 . Finally, numerous strategies are deployed in mammals, the most recently characterized being the repression of endogenous retroviruses (ERVs) by the KAP1 protein (also known as TRIM28), which co-recruits heterochromatin proteins such as SETDB1 by interacting with Krüppel-associated box (KRAB) domain-containing zinc-finger proteins (KZFPs). This strategy also enables the rapid evolution of gene regulation strategies via binding of KZFP to ERVs near genes 72 , thus influencing gene expression dynamics and levels.


Epigenetic Mechanisms

How does epigenetic inheritance occur concretely? Although several epigenetic processes have been considered to answer this question, given the wide range of this work, we will focus on two of the more extensively studied mechanisms: methylation and ncRNA.

First-Generation Epigenetic Mechanisms

First-generation epigenetic mechanisms are centered on modifications to chromatin density—i.e., a “tuning” of transcriptional probability. These mechanisms depend on several enzymatic activities that effect acetylation, methylation and phosphorylation of histone tails (primarily lysine, arginine and serine) and their removal (deacetylation, demethylation and dephosphorylation) ATP-dependent chromatin remodeling (proteins that actively and transiently modify nucleosomal structure) and cytosine methylation (Portela and Esteller, 2010 Cooper and Hausman, 2013). Although these processes might mediate epigenetic inheritance, methylation is the most well-understood mechanism regarding this matter (Babenko et al., 2015).

Methylation and Demethylation

DNA methylation is an enzymatic process by which a methyl group (CH3) is covalently bound to the fifth position of a cytosine residue (5-methylcytosine, 5mC) to alter gene expression. In mammalian DNA, this regulatory activity acts on CpG palindromes (i.e., diagonally symmetric couples of guanine-cytosine pairs), whereas asymmetric methylation is rare (Chen and Li, 2004). When methylation affects the promoter region, it is associated with gene silencing—the most well-known function of this mechanism however, when it involves the transcribed region, it increases transcriptional activity (Jones, 2012). DNA methylation is involved in many processes, particularly those that are important for early development, such as genomic imprinting, X-chromosome inactivation, and transposon silencing (Smith and Meissner, 2013).

The addition of CH3 groups to CpG islands is catalyzed by DNA methyltransferases (DNMTs). DNMT1 primarily maintains DNA methylation patterns during replication, whereas DNMT3A, DNMT3B and DNMT3L (a noncatalytic isoform of DNMT3, termed DNMT3-like) are principally involved in establishing new DNA methylation patterns𠅊 mechanism that is called เดอโนโว methylation—that characterize embryo development, in particular (Chen and Li, 2004).

The maintenance of methylation is crucial for ensuring the continuity of the structural and functional identities of somatic cells throughout cell division. During the S phase of the cell cycle, DNMT1 reaches hemimethylated CpGs with the aid of ubiquitin-like with PHD and RING finger domains 1 (UHRF1) proteins such that each newly synthesized DNA strand can be methylated per its complementary strand. Thus, after each replication, the symmetry of the methylation pattern is restored (Zhang et al., 2011 Wu and Zhang, 2014).

Although methylation patterns are stable, they can be erased by two mechanisms: active and passive demethylation. Passive demethylation represents a failure in maintenance (so-called replication-dependent dilution) and occurs primarily in the absence of functional DNMT1/UHRF1: if the symmetry of methylation is not reestablished, methylation is lost through replications (Smith and Meissner, 2013 Wu and Zhang, 2014).

Active methylation is mediated by ten-eleven translocation (TET) proteins, which exist as three isoforms: TET1, TET2 and TET3. This subfamily of dioxygenases catalyzes the oxidation of 5mC to hydroxymethylcytosine (5hmC), 5-formylcytosine (5fC) and finally 5-carboxylcytosine (5caC). This conversion is the first step toward complete demethylation through two pathways. In the first mechanism, DNMT1 is less effective toward 5hmC, 5fC and 5acC methylation thus, the oxidative activity of TET can foster passive dilution. In the second route, 5fC and 5acC can be excised from DNA by thymine DNA glycosylase, and the resulting lesion is promptly repaired through the base excision repair (BER) pathway, generating an unmodified cytosine. Thymine DNA glycosylase and BER are also recruited when 5mC is deaminated to thymine by activation-induced deaminase, particularly in promoter regions during somatic cell reprogramming (Seisenberger et al., 2013 Zhao and Chen, 2013). An overview of methylation and demethylation mechanisms is provided in Figure ​ Figure3 3 .

Methylation and demethylation. Methylation is a regulatory process of gene expression, catalyzed by DNA methyltransferase enzymes, owing to the addition of a methyl group to the fifth position of a cytosine. DNA methyltransferases 1 (DNM1) is mainly involved in maintenance methylation that restores symmetric DNA methylation patterns after DNA replication. DNM3A, DNMTB and DNMTL, instead, are involved in the catalytic process that produces เดอโนโว methylation by adding methyl groups to unmethylated DNA strands. Methylation processes can be reverted by two mechanisms: passive demethylation due to loss of methylation across consecutive DNA replications active demethylation mediated by ten-eleven translocation (TET) proteins.

Methylation and Epigenetic Inheritance

Maintenance and เดอโนโว methylation and active and passive demethylation are crucial for embryonic development and epigenetic inheritance. Gametes are completely demethylated and are remethylated after fertilization to erase all epigenetic marks that an individual accumulates over his lifespan. However, this resetting process is impeded during early development, perhaps accounting for transgenerational transmission of these epigenetic footprints (van Otterdijk and Michels, 2016).

Elimination and restoration of methylation markers occurs in two steps (Figure ​ (Figure4). 4 ). Immediately after fertilization, global demethylation is observed that erases methylation marks of the parental gametes through two sex-dependent mechanisms. First, the DNA in paternal pronuclei undergoes rapid, active demethylation that is mediated by TET3 proteins, which spare only imprinting control regions (ICRs) and certain retrotransposons, such as intracisternal A particles. This process takes place at approximately the time of DNA replication and ends before the first cell division is completed. Then, the maternal genome is progressively demethylated through passive demethylation across subsequent cleavage steps (Seisenberger et al., 2013). Consequently, the totipotency of the zygote is established and maintained across the first several cell divisions.

Biomarker reset. The elimination and restoration of methylation markers happen in two steps. A first, active demethylation takes place in parental gametes, right after fertilization. This process is mostly active𠅊nd therefore faster: it is completed by the first cell division𠅏or paternally inherited genome, while maternal pronucleus is slowly demethylated by passive diffusion across replications. This first global erasure of methylation marks spares only imprinted loci and some retrotransposons, and it is deemed to establish cellular totipotency. After the implantation of the developing blastocyst, a first เดอโนโว methylation wave begins, driving the crucial process of cellular differentiation. At the beginning of gametogenesis, when primordial germ cells start to migrate, a second demethylation takes place: gametes’ chromatin is globally demethylated, also including imprinted loci. After sex-determination, gametogonia are remethylated by a second wave of เดอโนโว methylation, which is higher (90%) and faster (it is mostly complete before birth) for male gametes and slower (40%) and lower (it does not end until puberty) for female gametes. Imprinting patterns are usually reestablished during this phase. The established patterns can be altered by direct or indirect experiences, particularly during gestation and right after birth. These processes depend on the activity of several epigenetic enzymes, among which DNA methyltransferases (DNMTs) and TETs are prominent. The regulation of these processes by non-coding RNA (ncRNA), has also been established.

The maternal factor Stella has been suggested to protect the maternal genome and paternal ICRs and intracisternal A particles from active demethylation. These regions undergo H3K9 (a Stella binding site) demethylation. Moreover, inside of the oocyte and zygote, the DNMT1o isoform predominates and is more concentrated in their cytoplasm. In contrast, DNMT1 is the chief isoform in somatic cell nuclei but is scarce in the zygote. These differences in nuclear and cytoplasmic concentrations of DNMT1 isoforms account for global passive demethylation and might explain the maintenance of maternal ICRs (Cardoso and Leonhardt, 1999 Seisenberger et al., 2013). Nevertheless, recent studies suggest that active and passive processes govern the demethylation of the maternal and paternal genomes (van Otterdijk and Michels, 2016). After the implantation of the developing blastocyst, the inner mass cells (IMCs) undergo a wave of เดอโนโว methylation, which drives their differentiation. This process is mediated by DNMT3 (Chen and Li, 2004 Seisenberger et al., 2013).

A second wave of demethylation is initiated at the outset of gametogenesis: primordial germ cells experience demethylation that starts during their migration and spreads to ICRs (Zhao and Chen, 2013 Wu and Zhang, 2014). After sex determination, gametogonia DNA is remethylated through a second เดอโนโว methylation step. Notably, male gametes reach methylation levels of 90% before birth, whereas oocytes increase their levels progressively, long after birth and until sex maturation when they decline to approximately 40% in this phase, imprinted loci are usually restored (Smith and Meissner, 2013 Zhao and Chen, 2013). As argued above, the transmitted patterns can be altered by direct or indirect experiences, particularly during gestation and immediately after birth.

It appears that epigenetic transmission might be possible when the second demethylation step is prevented, as in the case of genomic imprinting, which constitutes the strongest evidence for transgenerational epigenetic inheritance in mammals (van Otterdijk and Michels, 2016). Correct repression of transcription of certain genes is crucial for a good developmental outcome. A glitch during genomic imprinting, for example, can cause severe pathologies, such as Prader–Willi and Angelman syndromes, which are derived from the loss of nonimprinted paternal and maternal genes, respectively (Cassidy et al., 2000).

New-Generation Epigenetic Mechanisms

New-generation epigenetic mechanisms also incorporate factors that modify the genetic expression at the translational level, such as alternative splicing, RNA editing, and regulation by ncRNAs (Cooper and Hausman, 2013). Recently, ncRNAs have been implicated in disease development and manifestation and in their epigenetic transmission (Peschansky and Wahlestedt, 2014). ncRNAs are not translated into proteins. Only 2% of RNA is mRNA and becomes a functional and structural component of the cell. The remaining 98%, however, is far from “junk,” as once believed. Many genes are translated into ncRNA (Liu et al., 2013). What do these molecules do? As we will discuss below, many groups (e.g., Amaral et al., 2013 Peschansky and Wahlestedt, 2014) have exhaustively reviewed the functional properties of these newly implicated species in epigenetic regulation and inheritance, highlighting their direct and indirect functions.

Non Coding RNA and Epigenetic Regulation

ncRNAs that are less than 200 nucleotides are labeled “short” or “small,” whereas those that exceed this length are defined as “long” (lncRNAs). These two groups can be subdivided, depending on their genomic origin and biogenic activity.

lncRNAs are divided into five subgroups:

natural antisense transcript (NAT), a complementary sequence to a coding RNA at the same locus (cis-NAT) or a distal genomic locus (trans-NAT).

long intergenic ncRNA (lincRNA), which is encoded from the introns of intergenic regions (macroRNA or vlincRNA).

sense overlapping, which is transcribed from the same DNA strand as another transcript.

sense intronic, originating from the introns of coding genes.

processed transcript, an RNA transcript that is spliced or polyadenylated.

Whereas NATs primarily regulate the expression of the sense partner transcript, the activities of the other four classes remain unknown, but they are likely to include transcriptional regulation, RNA stability, and the recruitment of protein complexes and other subcellular elements. lncRNAs are usually transcribed and processed similarly to coding mRNAs (Peschansky and Wahlestedt, 2014).

Small RNAs are grouped into five clusters: PIWI-interacting RNAs (piRNAs), endogenous short interfering RNAs (endo-siRNAs), miRNAs (or miRs), transfer-derived RNAs (tDRs or tsRNAs) and small nucleolar RNAs (snoRNAs). PiRNAs are usually composed of 26� nucleotides and can silence the transcription of target RNAs, promoting the trimethylation of histone 3 lysine 9 (H3K9me3), a marker of inactive chromatin, by a histone methyltransferase (Luteijn and Ketting, 2013).

The function of endo-siRNAs is not well understood, but it appears to require extensive sequence complementarity to repress genes (Okamura et al., 2008). miRNAs are 20�-nucleotide segments that usually target mRNAs by complementarity to a 6-nucleotide seed region in the 3′-UTR or 5′-UTR (Vidigal and Ventura, 2012). tsRNAs are derived from the rigid processing of mature precursor tRNAs at the 5’ or 3’ end and have a similar function as miRNA, regulating RNA-silencing activities (Haussecker et al., 2010). snoRNAs are involved in modifications to ribosomal RNAs but snoRNA is also a miRNA precursor and has a similar function to miRNAs (Ender et al., 2008).

Our understanding of the processes that generate mature small ncRNAs is patchy. Only the biogenesis of miRNAs has been determined. The formation of miRNAs begins in the nucleus with the transcription of a primary miRNA (pri-miRNA) by RNA polymerase II (RNA Pol II). Pri-miRNAs are attacked by the microprocessor complex, composed of RNase III (Drosha) and DGCR8 (Pasha). Drosha cleaves pri-miRNA into a shorter transcript, whereas Pasha stabilizes the interaction between Drosha and pri-mRNA. This catalytic event produces a stem-loop structure, the precursor miRNA (pre-miRNA). The pre-miRNA is then exported to the cytoplasm by Ran-GTP, which energizes the transport system, and exportin-5 (EXP5), which interacts directly with the stem-loop structure. Here, the pre-miRNA associates with Dicer (another RNase III), which cleaves it into two molecules of approximately 22 nucleotides: guide strand (or mature miRNA) and passenger strand (or miRNA*). These two species are then loaded into argonaute (Ago) proteins, which select the mature miRNA (while miRNA* is degraded) and deliver it to the RNA-induced silencing complex, through which it arrives at its targets, destabilizing mRNA and inhibiting transcription (Blahna and Hata, 2012).

In general, lncRNAs and small RNAs intervene in several regulatory processes in nuclear architecture, chromatin regulation, transcriptional regulation and RNA processing (Amaral et al., 2013 Quinn and Chang, 2016). lncRNAs regulate epigenetics by remodeling chromatin structure, whereas the function of miRNAs in epigenetic processes is linked to their direct or indirect regulation of DNMT expression during embryonic development and in somatic cells (Peschansky and Wahlestedt, 2014).

ncRNAs can be epigenetic targets and epigenetic effectors. Their genetic loci can be subject to epigenetic regulation, like protein-coding genes, becoming susceptible of environmental influences further, they govern gene expression (Peschansky and Wahlestedt, 2014 Szyf, 2015). This dual nature of ncRNAs implicates them as 𠇌hange amplifiers.” In this sense, ncRNAs are similar to transcription factors.

Small RNAs and Epigenetic Inheritance

Among all classes of small RNAs, miRNAs are the most frequently cited with regard to epigenetic inheritance. Recently, the miRNA expression patterns in placental (Gu et al., 2013 Maccani et al., 2013) and germ cells (Soni et al., 2013 Rodgers et al., 2015) have been implicated in fetal programming, and increasing evidence is considering the function of miRNAs in mediating transgenerational epigenetic inheritance of stress responsivity (Babenko et al., 2015 Fraser and Lin, 2016 Pang et al., 2017 Yeshurun and Hannan, 2018).

As discussed, fetal programming alone does not account for epigenetic transmission, unless we include the effect of previous environmental factors (i.e., AIE) in its definition. As pointed out by Bohacek and Mansuy (2015), germ cell reprogramming could be a key mechanism of transgenerational epigenetic inheritance. Notably, miRNAs control เดอโนโว DNA methylation by regulating transcriptional repressors (Sinkkonen et al., 2008). Epigenetic changes in germ cells arise and are maintained throughout methylation and acetylation, but miRNAs, particularly those in sperm, appear to have important functions (e.g., Bohacek and Mansuy, 2015 Rodgers et al., 2015 Fraser and Lin, 2016 Pang et al., 2017 Yeshurun and Hannan, 2018).

Conversely, global suppression of miRNA (paired with the functional predominance of endo-siRNAs) has been observed in mature oocytes and during early embryonic development (Ma et al., 2010 Suh et al., 2010). Consistent with these data, oocytes lack DGCR8 (Pasha), which is necessary for miRNA but not endo-siRNA pathways (Ma et al., 2010). miRNAs could be important mediators of placental development through their regulation of genetic expression (Babenko et al., 2015). Their function in the latter phases of zygote development remains unknown, but as we will discuss, there is evidence of the role of miRNAs in the regulation of oocyte function (Tang et al., 2007 Soni et al., 2013). piRNAs are another class of small RNAs that are important in epigenetic inheritance and are highly expressed in sperm and oocytes tsRNAs, which are enriched in mature mouse sperm, are critical in epigenetic inheritance (Peng et al., 2012 Roovers et al., 2015 Chen Q. et al., 2016 Sharma et al., 2016). However, much work is needed to determine their functions.

Mechanisms of Epigenetic Inheritance: An Overview

Epigenetic inheritance has been suggested to be governed by the crosstalk between canonical epigenetic mechanisms (primarily methylation) and the regulation of gene expression by ncRNAs at the translational and transcriptional levels, as proposed by several groups (e.g., van Otterdijk and Michels, 2016 Houri-Zeevi and Rechavi, 2017 Pang et al., 2017 Yeshurun and Hannan, 2018). Although there is no direct evidence of the exact mechanisms that are involved, some hypotheses can be introduced.

NcRNAs might mediate the establishment of new patterns of gene expression by regulating DNMT1 and TET in adult somatic cells (DE). Following fertilization, synchronous alterations to the intrauterine environment could define new expression patterns (WIE), particularly through the activities of small ncRNAs on DNMT1, DNMT3A/B/L and TET, interfering with the maintenance of preexisting epigenetic hallmarks. Depending on when an environmental change occurs, the influence on the offspring might depend on the offspring’s sex and materialize using a sex-specific cluster of enzymes (see Figure ​ Figure4 4 ).

The most notable𠅊lbeit more obscure and less extensively studied𠅏unction of ncRNAs could be to establish the intrauterine environment and gametes before conception, producing new, stable epigenetic marks, such as methylation, that are stably maintained at least across one generation (AIE). Further, the direct transmission of ncRNAs through paternal sperm or fluids and maternal germ cells could intervene in setting epigenetic patterns. Conversely, the presence or absence of molecular tags (such as UHRF1) could influence the expression of crucial ncRNAs during the first or second stage of demethylation, also sex-dependently (Figure ​ (Figure4). 4 ). These models are only some of the hypotheses that our current understanding allows, and surely overlooks other less well-understood processes, such as histone modification and retention, DNA hydroxymethylation, and chromatin remodeling. These mechanisms are suggested to be relevant to epigenetic inheritance and subject to some form of regulation by ncRNAs, necessitating further evidence of their implication (Babenko et al., 2015 Bohacek and Mansuy, 2015 van Otterdijk and Michels, 2016).


DNA sequence-dependent epigenetic inheritance of gene silencing and histone H3K9 methylation

Epigenetic inheritance mechanisms play fundamental roles in maintaining cellular memory of gene expression states. In fission yeast, histone H3 lysine 9 (H3K9) is methylated (H3K9me) at heterochromatic domains. These domains can be epigenetically inherited when epe1 + , encoding an enzyme that promotes H3K9 demethylation, is deleted. How native epigenetic states are stably maintained in epe1 + cells remains unknown. Here, we developed a system to examine the role of DNA sequence and genomic context in propagation of a cis-heritable H3K9me-dependent silenced state. We show that in epe1 + cells, in addition to sequence-independent mechanisms that propagate H3K9me, epigenetic inheritance of silencing requires binding sites for sequence-dependent activating transcription factor (ATF)-adenosine 3',5'-monophosphate (cAMP) response element-binding protein (CREB) family transcription factors within their native chromosomal context. Thus, specific DNA sequences contribute to cis inheritance of H3K9me and silent epigenetic states.

Copyright © 2017, American Association for the Advancement of Science.

ตัวเลข

Fig. 1. Construction of a modified mating-type…

Fig. 1. Construction of a modified mating-type (mat) locus that allows examination of the role…

Fig. 2. Sequences within the mating-type locus…

Fig. 2. Sequences within the mating-type locus and binding sites for the ATF-CREB transcription factors…

Fig. 3. Contributions of chromatin versus sequence-dependent…

Fig. 3. Contributions of chromatin versus sequence-dependent mechanisms to cis inheritance of silencing and H3K9me


Description of content: Regulation of gene expression and of chromatin function is pivotal for the understanding of (early) development programs, cellular homeostasis and many disease states. The transcription process is critically linked to the regulation of chromatin function. Epigenetic mechanisms such as histone modifications can transmit active/inactive states of a gene through cellular divisions, which are particularly relevant during early mammalian development. The study of transcription, chromatin regulation and early development received a great impetus through the availability of whole genome sequences, which sparked development of many novel high-throughput sequencing technologies. Integration of biochemistry, molecular biology, genomics, proteomics and cell biology now provides unprecedented insight into transcription and chromatin regulation in health and disease.
This course will teach the crucial concepts of regulation of gene expression, with a focus on the process of transcription at the molecular level, and also including concepts derived from cellular, developmental and disease states. Epigenetics, chromatin and genome organization will be taught, as well as state-of-the-art strategies and techniques in the field of gene regulation and genome research, all with a reference to human disease and development.
The covered topics are: genome/gene organization, pol II transcription initiation/elongation, chromatin remodeling, chromatin modifications, epigenetic inheritance, nuclear organization, early vertebrate embryonic development, signals and pathways, cell lineage specification, pluripotency, germ cells and genomic imprinting. Many techniques will be explained, including classical assays used to investigate transcription, as well as high-throughput genomic approaches and systems biology analyses. If you are only superficially interested in the mechanisms of gene expression, epigenetics and development, this course is not suitable for you.

Course outline: The course consists of a combination of lectures, exercises, literature and discussions and closes with a written exam. A large part is taught by leading scientists (9-10 different instructors in total) working in gene expression, chromatin control and early development. The course is intense and challenging and requires full attention throughout its entire duration. Although many basic molecular principles will be reintroduced, the course is only suited for students with a basic molecular understanding of gene expression and chromatin through Biomolecular Sciences bachelor programs taught from textbooks like Molecular Biology of the Cell (“Alberts”) or Genes (“Lewin”).

Instructors:
Genevieve Almouzni (Institut Curie, Paris)
Sebastian Arnold (Dept. of Pharmacology, Freiburg)
Susan Gasser (FMI, Basel)
Nicola Iovino (MPI, Freiburg)
Ana Pombo (MDC, Berlin)
Wolf Reik (Babraham Institute, Cambridge)
Marc Timmers (Dept. of Urology/DKTK, Freiburg)
Maria-Elena Torres-Padilla (LMU, Munich)
Peter Verrijzer (EMC, Rotterdam)

Schedule: The course is full-time (9-17 h). A detailed schedule will be sent two weeks prior to the course. Following the entire course throughout is compulsory without exceptions.

Requirements: The course is aimed at Ph.D. researchers of the SGBM and Master students from Freiburg in their last year of study. The course is also open to Ph.D. and Master students from other programs (i.e. IMPRS graduate school, Molecular Medicine) and from similar programs outside of Freiburg. Participants should already have a basic understanding of cellular and molecular biology.

การลงทะเบียน: Please download the application form ที่นี่, fill it out and send it back to This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it until latest May 31, 2021.
SGBM fellows have priority in registration until 6 weeks before the course. The participation fee of € 100 is requested for external students. Maximum participation (Master + PhD fellows) is 25, so please register well ahead of the deadline. Successful applicants will be notified 4 weeks in advance.


ดูวิดีโอ: Epigenetics. DNA methylation. Histone Modifications. Bisulfite sequencing. Genetics for beginners (มกราคม 2022).