基因组医学、染色体组和人类疾病基因（3）——表观基因组学（Epigenomics）和人类表观基因组计划（Human

基因组医学、染色体组和人类疾病基因（3）——观基因组学（Epigenomics）和人类表观基因组计划（Human 基因组医学、染色体组和人类疾病基因(3)——表观基因组学(Epigenomics)和人类 表观基因组计划(Human 278JournalofModemClinicalMe~cMBioengineering2004,Vo1.10,No.3 ? "医学生物信息学专杂志"专栏? 基因组医学,染色体组和人类疾病基因(3) 表观基因组学(Epigenomics)和人类表观 基因组计划(HumanEpigenomeProject,HEP) 继人类基因组计划(HGP)完成后,人类表观基因组协会(HumanEpigenomeCon—Sortium,HEC)于2003 年宣布正式启动人类表观基因组计划(HEP),HEP是在基因组水平对表观遗传学(Epigenetie)改变的研究, 遗传学是基于基因序列改变所致的基因表达水平变化(如基因突变,基因杂合丢失等),表观遗传学指基于 非基因序列改变所致基因表达水平的变化,(如DNA甲基化和染色质构象变化等). 基因组学(Genomics)和表观基因组学(Epigenomies)基因组(Genome)是基因(Gene)和染色体(Chromo. some)的组合,用于描述生物全部基因和染色体组成的概念.而基因组学指对所有基因进行基因组作图, 核苷酸序列分析,基因定位和基因功能分析的一门科学.表观基因组学是在基因组水平上对表观遗传学 改变的研究.表观基因组计划的实施,标志人类表观基因组学的系统深入的研究.DNA甲基化是指在 DNA甲基化转移酶的作用下,在基因组CPG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共价键结合一个甲基基因.DNA 甲基化成为表观遗传学和表观基因组学的重要内容.而HEP则是要确认这些DNA甲基化位点在人类基 因组的分布与频率. DNA甲基化不仅可影响细胞的基因表达,而且这种影响可随着细胞分裂而遗传持续下去.DNA甲基 化是一类高于基因组序列水平的基因表达调控机制,将基因型和表型联系起来. DNA甲基化作为基因组修饰和表达调控的后遗传方式,细胞在病理过程中随DNA甲基化多样性改 变,基因组总体甲基化水平降低,同时也存在某些特异基因的高甲基化. 在表观基因组水平精确研究正常和疾病组织DNA甲基化模式的特征与差异,可以揭示如肿瘤等疾病 的表观遗传学机制,并将DNA甲基化模式的改变与基因沉默,环境因素等变化和疾病特异性改变联系在 一 起.DNA甲基化所致基因表观遗传学转录失活已成为肿瘤表观基因组学(CancerEpigenomics)研究的重 要内容,全面揭示人类基因组所包含的表观遗传学信息,绘制人类基因组甲基化可变位点(Methyla—Vari. ablePositions,MVP)图谱.MVP是指不同组织类型或疾病状态下,甲基化胞嘧啶在基因组DNA序列中的分 布和发生频率.它是在表观基因组水平对DNA甲基化进行精确定量分析的表观遗传学标记(Epigenetic. markers),显着提高对人类疾病的了解和诊断能力. HEP的目标:分类和解释人类主要组织中所有基因在基因组水平的DNA甲基化模式,研究在基因组 水平绘制不同组织类型和不同疾病状态的MVP图谱. 不同的组织类型具有各自的MVP,即HEP所产生的MVP数据具有多样性.不同组织类型和疾病状 态的同一段基因序列,均有各自的MVP特征.即MVP数据不能像基因组序列数据 那样单纯以碱基序列 表示. HEP已完成了6号染色体多样组织的人类主要组织相容性复合物(Maj0rHistoe0mpatibilityComplex, MHC)的MVP研究,筛选到部分个体组织MHC基因启动子邻近区和其他相关区域共计约l50个位点的 MVP,这一研究包括正常细胞动态平衡(NormalCellularHomeostasis)和疾病状态,特别是对于自身免疫性疾 病,把遗传学和表观遗传学联系起来. 6号染色体是迄今科学家被译的最大的,含基因最多的染色体,从中识别出约l30个可导致人类某些 疾病的基因,如导致遗传性血色素沉着病,帕金森氏病,癫痫等疾病的基因,6号染色体异常也是癌症和心 脏病等多种遗传疾病的原因.