早期胚胎发育表观遗传学甲基化和基因印记。

今天来说说早期胚胎发育表观遗传学甲基化和基因印记。先说几个概念：

01甲基化

甲基化是DNA化学修饰的一种形式，能够在不改变DNA序列的前提下，改变DNA片段活性、从而改变遗传表现，是一种表观遗传修饰。它在调控基因表达、胚胎发育、细胞增殖、细胞分化、维持基因组稳定和抵御外源DNA病毒入侵等生物学过程起到了至关重要的作用。

02基因印记

基因印记是一种不遵循孟德尔定律、依靠单亲传递某些遗传学性状的现象，某些基因呈亲源依赖性的 单等位 基因表达，另一等位基因不表达或表达极弱。当基因发生印记时，等位基因是否表达，取决于它来自母系还是父系，其中父系等位基因不表达者就称为父系印记，而母系等位基因不表达者就称为母系印记。印记基因对胎儿和出生后早期生长发育、某些疾病的易感性和免疫性、肌肉骨骼的生长发育起着至关重要的调控作用。基因印记是DNA甲基化造成的。DNA甲基化的实现需要DNA甲基转移酶(DMT)的参与，需要甲基供体，甲基化特定的碱基。甲基化的作用是关闭基因活性，去甲基化的作用则是活化基因表达。

早期胚胎发育过程非常短，这个过程就是五，六天时间，细胞从一个高度特化的配子，然后形成了一个全能性的胚胎，很快又会发生分化，形成一个着床前的具有两种主要细胞类型：滋养外胚层，内细胞团的结构，然后就可以着床，形成正常胚胎，这个过程虽然短，细胞命运变化却非常剧烈，基因表达调控变化也非常剧烈。对应的早期胚胎发育，还有细胞重编程，让一个体细胞到一个全能性胚胎，或者是一个多能性的干细胞，在这个过程中，基因组DNA序列是没有改变的。

03中心法则

再说说中心法则，就是从DNA转录到RNA，RNA再翻译成蛋白质，然后来行使功能。在这个过程中不是所有的DNA都能转录成RNA，也不是所有的RNA全都翻译成蛋白质。每一个层级都受到严格的调控，有DNA的甲基化还有羟甲基化修饰。DNA不是裸露的，是缠绕在核小体上面，核小体是组蛋白8聚体组成的，组蛋白上又有很多修饰，这些修饰调控基因是否可以被转录。

在人类，两个配子精卵受精结合之后，要发生表观遗传事件，就是DNA去甲基化，去甲基化之后一些基因会被激活,表达基因功能。但是很快又要被沉默，去甲基化后一两个细胞周期，就要被沉默。是怎么被沉默的呢？

有学者做了研究：在人早期的胚胎，有四细胞期，八细胞期，去甲基化后胚胎基因组激活起来，在这几个非常关键的阶段，胚胎做了H3K4，K27，K9三个特别重要的组蛋白修饰，K4跟K27主要是在基因的启动子上，都是先从配子先擦掉，然后再重建这两种修饰，但是K9是逐渐加上去，因为它在M2卵母细胞里面很少，慢慢加上去，在四细胞，八细胞，囊胚都有特定区域，这些区域是主要是转座子或者是逆转座子。K9加上去，把这些转座子沉默掉。K9三甲基化和DNA甲基化就像接力一样，DNA甲基化没了，K9三甲基化要加上去，使之被沉默掉，不让基因组受到伤害，在早期胚胎里面，是特别重要的一个事件。

早期胚胎发育，实际是一个母源到胚胎的一个转换，卵母细胞是身体里面最大的细胞，150微米，在这个细胞胞质里储存了大量的RNA，这些RNA很重要，要翻译成蛋白质，支持胚胎的后期发育，这些RNA之后要被降解掉，降解是受RNA修饰调控的,把这个修饰去掉，RNA就不能被降解掉，胚胎发育也是受影响的。

在卵母细胞里面敲掉一个甲基化酶，那这个卵就不能继续往下发育。如果做卵源敲除胚胎就不能发育，很快就会死掉，RNA修饰毫无疑问很重要。

全基因组测序之后，有接近40-50%序列是转座子（跳跃基因），在体细胞里面，这些转座子都是通过DNA甲基化沉默掉，如果不沉默，跳来跳去，基因组就乱了，就不是一个正常的生物了。当然这种沉默，也是受基因甲基化调控的。

DNA甲基化、去甲基化、组蛋白修饰、RNA修饰对特定基因的修饰和细胞的正常分化起着关键作用。细胞的表观遗传特征可以被环境条件所改变。这些情况主要是指生活方式，如饮食习惯，受教育程度，社会经济地位，精神状态和吸烟。一些异常的环境条件可以使表观遗传畸变 ，基因印迹错误，细胞特异性DNA和组蛋白修饰模式破坏，导致一些疾病的发生和发展。