エピジェネティクスの概要

Genetics

Your institution must subscribe to JoVE's Advanced Biology collection to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 1 hour trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Summary

遺伝学研究の初期の頃は、科学者たちは、DNA の塩基配列の違いではない特定の遺伝的形質の違いを指摘しています。現在の証拠では、これらの「エピジェネティック」現象は、いくつかのメカニズムによって制御されるかもしれない、シトシン脚部メチル グループ、ヒストン蛋白質に様々 な化学グループの追加 DNA の変更を含む、非蛋白質コーディングの Rna と相互作用して特定の DNA サイトに蛋白質の採用要因を示唆していますいます。

このビデオでは、ゼウスは x 染色体不活化 (嘲りながら)、雌の哺乳動物細胞での全体の x 染色体の沈黙、現象などのエピジェネティクスの重要な発見の歴史を紹介します。さまざまなエピジェネティックな変更に関連付けられている DNA シーケンスを識別する技術を含め、キーの質問およびフィールドのメソッドが検証されます。最後に、我々 は研究者の遺伝子機能のエピジェネティック制御を理解するこれらの技術が現在使用して方法について説明します。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 遺伝学の必需品. エピジェネティクスの概要. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

定義が、競合の多い、エピジェネティクスのフィールドは、DNA シーケンスの変更によって説明することができない遺伝子機能の遺伝の相違の研究を広く指します。「エピジェネティクス」最初コンラッド ワディントンが 1950 年代に発表した用語説明どのように多様な細胞に体内型から生じる遺伝物質の 1 つのセット。研究者は、エピジェネティックな基礎を有すると考えられて多くのプロセスを識別したが、フィールドの多くの基本的な原則についてまだ重要な議論があります。

このビデオでは、エピジェネティクス、epigeneticists、いくつかの現在の研究分野で最後に、これらの質問の答えを使用する一般的なツールによって議論されている重要な質問の重要な発見を当てます。

まず、エピジェネティクスの歴史の中でいくつかの重要な瞬間を確認してみましょう。

1930 年代、ヘルマン ・ j ・ マラーはショウジョウバエの位置効果斑入りとして知られている現象を観察しました。彼はまだらにされた目を突然変異体のハエを発見し、この表現型を目の色に責任がある遺伝子を沈黙凝縮「ヘテロクロマチン」変数普及にリンクされています。これは、遺伝子の塩基配列に対応する変更することがなく表現型変更を認めた最初の識別された「エピジェネティック」現象でしょう。

1959 年に大野乾はの 2 つより 1 つが凝縮された雌ラット肝細胞で観察。2 年後、メアリーのリヨンと仮定この凝縮された x 染色体は遺伝子による不活化、どれを X 染色体不活性化にはランダムであり、この不活性化が安定には継承、セルの子孫。このプロセスは、x 染色体不活性化または嘲りながら、今と呼ばれる生物学的モザイクをする女性が発生します。

1964 年に、アルフレッド ・ ミルスキーはヒストン修飾遺伝子の規則での役割の初期の作品を公開しました。ヒストンは、真核細胞のクロマチンの基本の繰り返し単位であるヌクレオソームの核を形成します。ミルスキーは、メチル化とヒストンのアセチル化が RNA 合成に影響を学び、多数の修正変更近くの染色体領域の「活動状態」であることを今知られています。

1975 年、ロビン ホリデーと学生ジョン ・ ピューと独立してアーサー ・ リッグス、CpG ジヌクレオチドの dna を伴う可能性が安定したエピジェネティックなサイレンシング、たとえば嘲りながら中のメチル化を提案しました。エイドリアン ・鳥とゲノム全体後非メチル化 CpG の長いサイトのクラスターを識別することによって 1985 年にさらにこの考えに信任を貸した同僚は、プロモーターの転写活性状態に関連付けられています。彼は後でのとも最終的に転写を抑制、メチル化 DNA を結合する規定する蛋白質を発見します。

1984 年、Davor ゾルター、アジム Surani 観察、マウス胚だけ母方や父方の遺伝物質を含む-核移植実験を介して作成-通常を開発しなかった。これはゲノム刷り込みや元の親特異的遺伝子発現の検出をマークしました。

最初の捺印された遺伝子は、父又は母のいずれかから継承されたコピーのみを今まで表現し、1991 年に発見されました。これらの遺伝子は、H19 の 1 つは、少し珍しいことが判明-最終製品ない蛋白質に翻訳を取得しません 2.3 プラスミド RNA であります。

複数のこれらの「長鎖非コード Rna」や lncRNAs すぐに発見された、Xist、を含む、x 染色体を嘲りながら中にシャット ダウンするために必要であります。現在の証拠は、これらの Rna が規制要因を採用する足場として機能することを示唆しています。今日では、研究者は、lncRNAs、DNA メチル化とヒストン修飾の間の相互作用がエピジェネティックなプロセスを調整する方法を作業を続けます。

今、epigeneticists が求められているいくつかの質問をしてみましょう。

最も基本的なレベルの科学者まだ積極的に、DNA メチル化、ヒストン修飾などのエピジェネティックなマークの作成、削除、および解釈のメカニズムを勉強しています。研究者は、マークをアクティブにしたり、遺伝子の発現を抑制する転写機械との対話方法と同様、これらの機能を遂行する酵素を特徴付ける続けます。

深い問題が発生は、「後成コード」が存在する、どうか明確に定義された「遺伝」に似ていますを決定する DNA の情報をタンパク質のシーケンスに変換する方法です。研究者はエピジェネティックなマークの組み合わせが、一日をすべての遺伝子の発現パターンを推測することが可能同様に予測コードを形成する場合を決定しようとしています。

最近、科学者は、lncRNAs の生物学的役割に興味を持ってされています。現行モデルは lncRNAs がゲノムの特定の場所、彼らの正確なメカニズムに後成の要因の募集を手伝っている、すべての lncRNAs に同様に機能するかどうか、まだ検討中です。

最後に、エピゲノム化学「アドオン」DNA と共に単にレプリケートされないため、科学者がまだしようとマークが携帯電話世代を続行する方法を学ぶ。特定のエピジェネティックなプロセスの潜在的なトランス世代継承はさらにもっと論争の的です。エピゲノムを大幅に消去または、「初期化」する、胚発生の初期段階で、配偶子形成時に再び見られるのでどうかこれらのトランス世代現象実際に行われる方法とまま熱く議論されています。

エピジェネティクスの研究で使用されているいくつかのツールを見てみましょう。

DNA のメチル化は重亜硫酸塩分析、非メチル化シトシン残基をウラシル、チミンの配列の反作用のとして検出されたに変更するプロセスによって最もよく検出されます。重亜硫酸塩の処置によりメチル化された DNA の場所を識別するために研究者の前後には、シーケンスを比較します。DNA メチル化状態を測定する別の方法は、ダイジェスト DNA メチル化敏感な制限の酵素は、非メチル化 DNA を切ることができるのみとすることです。

免疫沈降、またはプルダウン ・ テクニックは、特定の機能に関連付けられた DNA または RNA シーケンスを識別するために使用されます。クロマチン免疫沈降、またはチップは、特定のタンパク質因子やヒストン修飾、PCR やシーケンスによって分析できますシーケンス情報を持つ DNA の束縛を分離します。

その一方で、メチル化 DNA 免疫沈降、または MeDIP を分離し、メチル化 DNA を豊かにされます。RNA の免疫沈降、または RIP とクロマチン分離によって RNA 精製またはチャープ、それぞれ蛋白質パートナー非コーディングの RNA のゲノムのバインディング、その場所を確認できます。

ベースの技術です。この実験では Xist RNA の蛍光性上皮内交配は知られているヒストンに対する蛍光抗体と結合されました。LncRNA とヒストン マーク、「共局在」可能な機能的な関係を明らかにするかもしれない。

エピジェネティクスのゼウスの概要を見てきただけ。このビデオでは、エピジェネティクス、顕著な質問のいくつかおよびフィールド、エピジェネティクス研究の具体例のツールの分野の歴史を見た。いつも見てくれてありがとう!

A subscription to JoVE is required to view this article.
You will only be able to see the first 20 seconds.

RECOMMEND JoVE

Applications