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表观遗传学（上下册 ）于文强 徐国良 表观遗传基础知识概念RNA修饰染色质高级结构早期胚胎发育...
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表观遗传学极大地拓宽了人们对于遗传信息流动的认知，是后基因组时代生命科学领域研究的前沿和热点。本书作者均为国内外表观遗传学研究领域一线科研工作者，内容涵盖了表观遗传学的所有重大主题和技术应用：第1～31章梳理了表观遗传的基础知识和概念，纳入了表观遗传领域最新的前沿内容，如环形RNA、lncRNA、NamiRNA、RNA修饰，以及染色质高级结构等；第32～42章为表观遗传在重要生命过程中的应用，包括早期胚胎发育、肿瘤发生发展等重要生理及病理过程；第43～63章为表观遗传核心技术和全新理论解读与应用展望，为研究者提供了详尽的操作方法。
目录 第1章 表观遗传学概论 1 参考文献 3 第2章 DNA甲基化 5 2.1 DNA甲基化概述 5 2.2 DNA甲基化与细胞记忆机制 7 2.3 DNA甲基化模式的建立和维持 8 2.4 DNA甲基化在基因表达调控中的作用 12 2.5 DNA甲基化在哺乳动物中的主要功能 16 2.6 DNA甲基化与疾病 19 2.7 DNA甲基化相关问题与展望 23 参考文献 24 第3章 DNA去甲基化 28 3.1 DNA去甲基化概述 28 3.2 TET概述 35 3.3 DNA去甲基化相关问题与展望 42 3.4 DNA去甲基化研究面临的挑战 44 参考文献 45 第4章 基因组印记 51 4.1基因组印记概述 51 4.2 小鼠的印记基因 56 4.3 基因组印记的调控 58 4.4 印记基因群区的典型调控模型 65 4.5 基因组印记的正常功能 67 4.6 印记基因失常与人类疾病 69 4.7 基因组印记的起源与进化 70 4.8 总结与展望 71 参考文献 72 第5章 基因剂量补偿和X染色体失活 76 5.1 性别决定与基因剂量补偿的概述 76 5.2 哺乳类X染色体失活的发现与简介 80 5.3 X染色体失活的动物模型与分子机制 84 5.4 X染色体失活与人类疾病 89 5.5 总结与展望 92 参考文献 93 第6章 组蛋白甲基化修饰 100 6.1 蛋白质甲基化研究小史 100 6.2 组蛋白甲基化酶的种类及催化的修饰类型 101 参考文献 111 第7章 组蛋白去甲基化 117 7.1 组蛋白去甲基化动态调控的研究历史概述 117 7.2 组蛋白去甲基化酶的命名 121 7.3 组蛋白去甲基化酶的生物学功能 123 7.4 组蛋白去甲基化酶在制药领域的潜在应用 127 参考文献 129 第8章 组蛋白乙酰化 131 8.1 组蛋白乙酰化的发现 131 8.2 组蛋白乙酰化酶及其复合物 133 8.3 组蛋白去乙酰化酶和抑制剂 138 8.4 乙酰化识别蛋白 143 8.5 组蛋白乙酰化的作用机制及功能 145 8.6 组蛋白乙酰化与人体生理病理 150 8.7 组蛋白乙酰化修饰与药物研发 152 8.8 展望 153 参考文献 154 第9章 组蛋白其他修饰与组蛋白变体 162 9.1 组蛋白其他修饰与组蛋白变体概述 162 9.2 组蛋白磷酸化修饰 167 9.3 组蛋白新型酰化修饰 170 9.4 基于质谱检测的组蛋白修饰鉴定与定量分析 181 9.5 组蛋白变体 187 参考文献 193 第10章 组蛋白修饰识别 206 10.1 组蛋白修饰识别概述 206 10.2 组蛋白修饰识别的分子基础 207 10.3 组蛋白修饰识别的调控机制 210 10.4 组蛋白修饰识别的生物学功能 212 10.5 组蛋白修饰识别与染色质信号转导 215 10.6 组蛋白修饰识别因子的鉴定方法与技术 218 10.7 组蛋白阅读器靶向的药物研发 220 参考文献 222 第11章 染色质重塑 228 11.1 染色质重塑概述 228 11.2 核小体定位与基因调控 229 11.3 组蛋白分子伴侣 233 11.4 染色质重塑复合体 238 11.5 染色质重塑与疾病 243 参考文献 244 第12章 染色质结构与组蛋白变体 247 12.1 染色体结构 247 12.2 组蛋白变体 254 参考文献 261 第13章 CTCF与三维基因组染色质高级结构 265 13.1 CTCF与DNA的相互作用 265 13.2 CTCF与黏连蛋白协同架构三维基因组染色质高级结构 270 13.3 CTCF与染色质高级结构 272 13.4 CTCF与基因表达调控 275 13.5 总结与展望 283 参考文献 285 第14章 Polycomb复合物及Trithorax复合物 289 14.1 Polycomb复合物和Trithorax复合物概论 290 14.2 Polycomb复合物 293 14.3 Trithorax复合物 302 14.4 Polycomb复合物和Trithorax复合物相关抑制剂 308 14.5 总结与展望 309 参考文献 310 第15章 DNA甲基化修饰酶的结构生物学研究 315 15.1 DNA甲基转移酶 315 15.2 DNA去甲基化调控酶 323 参考文献 326 第16章 非编码RNA 330 16.1 非编码RNA概述 330 16.2 非编码RNA种类 332 16.3 非编码RNA特征、产生及生物学功能 332 16.4 非编码RNA与疾病 340 16.5 研究非编码RNA的方法学 342 16.6 总结与展望 344 参考文献 345 第17章 siRNA 348 17.1 RNAi概述 348 17.2 siRNA的加工生成 349 17.3 RNAi的调控机制 353 17.4 RNAi引起的毒副作用 358 17.5 RNAi药物的前景与挑战 360 参考文献 362 第18章 RNAa 365 18.1 RNAa概述 365 18.2 外源性RNAa 368 18.3 内源性RNAa 372 18.4 线虫中的RNAa 374 18.5 RNAa的应用 375 18.6 RNAa领域面临的问题与展望 376 参考文献 376 第19章 microRNA概述 381 19.1 miRNA的概况 381 19.2 miRNA的生物合成 384 19.3 miRNA的作用机制 392 19.4 miRNA数据库简介 397 19.5 miRNA的功能与疾病 399 19.6 miRNA与疾病诊断和治疗 410 参考文献 414 第20章 NamiRNA 423 20.1 miRNA概述 423 20.2 增强子与miRNA的关系 426 20.3 NamiRNA通过增强子介导基因的激活 428 20.4 NamiRNA作用机制 430 20.5 NamiRNA研究的展望与挑战 431 参考文献 434 第21章 piRNA436 21.1 piRNA的发现、分类与生成 436 21.2 piRNA通路的功能及作用机制 440 21.3 piRNA机器的代谢 445 21.4 piRNA与男性不育 445 21.5 总结与展望 446 参考文献 446 第22章 lncRNA 447 22.1 lncRNA的发现和定义 447 22.2 lncRNA的鉴定、种类与特征 448 22.3 lncRNA的表达与转录后加工 451 22.4 lncRNA的调控机制 453 22.5 lncRNA的生理功能 459 22.6 lncRNA与肿瘤465 参考文献 467 第23章 环形RNA 475 23.1 环形RNA的发现 475 23.2 环形RNA的基本分类 477 23.3 环形RNA的自身代谢 478 23.4 反向剪接环形RNA的生物学特征 481 23.5 反向剪接环形RNA的功能 483 23.6 环形RNA与疾病 485 23.7 环形RNA研究展望 486 参考文献 486 第24章 RNA修饰 490 24.1 RNA修饰简介 490 24.2 RNA修饰分布特征 495 24.3 RNA修饰的生物学功能 500 24.4 RNA修饰与生理病理效应 505 24.5 总结与展望 510 参考文献 511 第25章 RNA编辑 515 25.1 RNA编辑概述 515 25.2 RNA编辑的分类 516 25.3 RNA编辑的定位和定量 520 25.4 动物中RNA编辑的功能 521 25.5 植物中RNA编辑的功能和意义 532 25.6 RNA编辑的应用 536 25.7 总结 537 参考文献 537 第26章 DNA甲基化、组蛋白修饰及非编码RNA的互动与协调 544 26.1 DNA甲基化、组蛋白修饰及非编码RNA的相互关系和调控概论 544 26.2 DNA甲基化与组蛋白修饰 546 26.3 非编码RNA与DNA甲基化 548 26.4 非编码RNA与组蛋白修饰 550 26.5 DNA甲基化、组蛋白修饰及非编码RNA三者之间的悖论和挑战 554 参考文献 557 第27章 表观遗传学与基因可变剪接 561 27.1 基因可变剪接的功能和生物学意义 561 27.2 基因可变剪接的经典调控 565 27.3 组蛋白修饰与基因可变剪接 568 27.4 DNA甲基化与基因可变剪接 570 27.5 研究展望 572 参考文献 573 第28章 染色质的空间结构与功能学意义 576 28.1 细胞核与染色质的空间组织架构 576 28.2 解析染色质 3D结构的方法 581 28.3 发育过程中动态变化的染色质结构 584 28.4 疾病情况下改变的染色质形态 586 28.5 总结与展望 589 参考文献 590 第29章 增强子与细胞身份 595 29.1 增强子的概念与定义 596 29.2 增强子的表观遗传学特征 596 29.3 增强子序列变异及突变与疾病 602 参考文献 603 第30章 表观遗传信息的遗传 607 30.1 表观遗传信息的遗传概述 607 30.2 表观遗传信息的跨代传递 608 30.3 有丝分裂中的基因书签 615 30.4 总结与展望 623 参考文献 625 第31章 表观遗传与遗传的相互作用 629 31.1 SNP与基因表观遗传调控区域的关系 629 31.2 表观遗传修饰改变与拷贝数变异 633 31.3 唐氏综合征的表观遗传异常 635 31.4 遗传与表观遗传学共同决定人的性状 638 参考文献 643 第32章 表观遗传学与生殖 649 32.1 生殖过程概述 649 32.2 精子发生和成熟的表观遗传特征 651 32.3 卵子发生和成熟中的表观遗传调控 662 32.4 表观遗传异常与不孕不育 666 32.5 总结与展望 668 参考文献 668 第33章 早期胚胎发育中表观遗传信息的传递、重编程和调控 682 33.1 引言 682 33.2 哺乳动物的配子发生和早期胚胎发育 684 33.3 表观遗传调控在胚胎发育中的重要功能 686 33.4 研究早期胚胎发育中表观遗传调控的方法 689 33.5 配子发生中表观基因组的建立 691 33.6 早期胚胎发育过程中的表观遗传重编程 693 33.7 总结与展望 698 参考文献 698 第34章 表观遗传学与重编程 707 34.1 重编程概述 707 34.2 重编程过程中的表观遗传调控 710 34.3 总结与展望 716 参考文献 716 第35章 表观遗传学与造血细胞分化及疾病 718 35.1 正常造血过程及表观遗传调控 718 35.2 造血分化异常疾病的表观遗传调控 723 35.3 表观遗传调控因子的相互作用 734 35.4 造血异常疾病的表观遗传调控 736 35.5 总结与展望 741 参考文献 742 第36章 表观遗传与免疫细胞分化及自身免疫病 747 36.1 免疫细胞的发育和分化 747 36.2 DNA去甲基化与免疫基因激活 749 36.3 增强子对免疫细胞分化的调控 750 36.4 自身免疫疾病与DNA甲基化 751 36.5 组蛋白修饰与自身免疫疾病 757 36.6 miRNA与自身免疫疾病 761 36.7 总结与展望 765 参考文献 766 第37章 表观遗传学与神经系统疾病 781 37.1 表观遗传学简介 781 37.2 神经发育疾病中的表观遗传学 787 37.3 神经退行性疾病中的表观遗传学 788 37.4 针对表观遗传的潜在治疗方法 793 37.5 总结与展望 794 参考文献 794 第38章 表观遗传学与孤独症谱系障碍 804 38.1 孤独症谱系障碍 804 38.2 孤独症谱系障碍与环境因素 808 38.3 ASD中的典型基因突变 809 38.4 孤独症谱系障碍与基因组印记异常 812 38.5 ASD的表观遗传标志物 814 38.6 总结与展望 816 参考文献 816 第39章 表观遗传与分子代谢 819 39.1 蛋白质翻译后修饰 820 39.2 代谢基因突变产生致癌代谢物 822 39.3 代谢与表观遗传研究所面临挑战 828 39.4 总结与展望 832 参考文献 832 第40章 表观遗传与肿瘤 838 40.1 肿瘤的基本特征 839 40.2 肿瘤与表观遗传 845 40.3 总结与展望 863 参考文献 864 第41章 表观遗传学与人类复杂疾病 867 41.1 复杂疾病的遗传学 867 41.2 复杂疾病的表观遗传学机制 871 41.3 总结与展望 876 参考文献 879 第42章 环境表观遗传学 883 42.1 环境毒素与表观遗传学变化 883 42.2 应对环境污染导致表观遗传变异的策略 890 参考文献 893 第43章 表观遗传学与外泌体 897 43.1 微囊泡概念及分类 897 43.2 外泌体的生物生成 897 43.3 外泌体分泌 900 43.4 外泌体组成成分 901 43.5 外泌体摄取 902 43.6 外泌体的生物功能 903 43.7 外泌体的应用 904 43.8 外泌体的研究方法 906 参考文献 908 第44章 表观遗传相关药物 914 44.1 表观遗传重要靶点简介 914 44.2 表观遗传药物的发展现状 917 44.3 表观遗传先导化合物的研究现状 923 44.4 表观遗传药物发现的难点和策略 928 44.5 表观遗传药物的应用 932 44.6 表观遗传药物发展面临的挑战及展望 935 参考文献 937 第45章 基因编辑技术与表观遗传调控 940 45.1 常见基因编辑方法概述 940 45.2 基因组编辑技术在表观遗传调控中的应用 944 45.3 基因编辑技术定向调控表观修饰的意义 948 45.4 基因编辑定向调控技术的挑战与展望 948 参考文献 949 第46章 表观遗传分子标志物 953 46.1 表观遗传分子标志物的种类和特点 953 46.2 表观遗传分子标志物的实验评估 956 46.3 表观遗传分子标志物的临床应用 958 46.4 表观遗传分子标志物在液体活检中的运用 962 46.5 总结与展望 966 参考文献 967 第47章 全癌标志物 973 47.1 癌症研究的窘境 973 47.2 肿瘤的异质性与共性 975 47.3 全癌标志物 976 47.4 全癌标志物的展望 980 参考文献 980 第48章 DNA甲基化检测方法 982 48.1 DNA甲基化研究方法概述 982 48.2 全基因组整体甲基化水平测定 982 48.3 基于甲基化敏感的限制性内切酶分析 983 48.4 基于免疫亲和反应分析法 988 48.5 基于亚硫酸氢盐转化的甲基化检测 990 48.6 DNA甲基化检测方法的选择 999 参考文献 1000 第49章 DNA甲基化组数据的生物信息学分析 1005 49.1 DNA甲基化组数据类型概述 1005 49.2 数据分析流程 1007 49.3 相关前沿研究 1011 49.4 总结 1011 参考文献 1011 第50章 染色质免疫共沉淀技术 1014 50.1 ChIP方法学概论.1015 50.2 ChIP基本方法：ChIP-qPCR 1015 50.3 ChIP-on-chip 1021 50.4 ChIP-seq 1024 50.5 ChIP-exo1029 参考文献 1033 第51章 ChIP的生物信息学1035 51.1 ChIP-seq数据概述 1035 51.2 单个ChIP-seq样本的预处理和下游分析 1036 51.3 来自相同细胞状态的多ChIP-seq样本整合分析 1038 51.4 跨细胞状态的ChIP-seq样本比较分析 1039 51.5 ChIP-seq数据分析的挑战与展望 1040 参考文献 1041 第52章 lncRNA的检测及研究方法 1043 52.1 概述 1043 52.2 功能性 lncRNA的筛查 1044 52.3 lncRNA的鉴定 1046 52.4 lncRNA的表达检测 1049 52.5 lncRNA在基因组上的结合位点检测 1050 52.6 RNA-蛋白质相互作用的检测 1051 52.7 lncRNA自身的表达调控研究 1053 52.8 总结与展望 1055 参考文献 1056 第53章 RNA分析 1059 53.1 RNA-seq测序数据比对 1059 53.2 RNA的定量 1061 53.3 差异表达基因分析 1063 53.4 其他RNA分析方法 1065 参考文献 1067 第54章 RNA修饰的检测 1070 54.1 RNA修饰的类型 1070 54.2 RNA修饰的检测技术 1072 参考文献 1090 第55章 RNA剪接的生物信息学 1093 55.1 RNA剪接的生物信息学概述 1093 55.2 可变剪接的预测方法 1094 55.3 可变剪接预测结果的应用 1097 55.4 总结与展望 1098 参考文献 1098 第56章 3D基因组检测方法 1102 56.1 染色质3D结构研究的实验方法 1102 56.2 3D基因组学生物信息分析 1122 参考文献 1125 第57章 单细胞测序技术 1127 57.1 单细胞测序技术的意义和发展 1127 57.2 单细胞分离技术 1129 57.3 单细胞全基因组扩增方法 1131 57.4 单细胞基因组测序 1134 57.5 单细胞转录组测序 1135 57.6 单细胞表观组测序 1141 57.7 单细胞多组学测序 1147 57.8 总结与展望 1149 参考文献 1150 第58章 核小体定位分析 1155 58.1 核小体定位分析概述 1155 58.2 基于酶促切割DNA的方式 1156 58.3 基于酶促反应印迹的方式——NOMe-seq 1157 58.4 基于抗体富集的方式——H3ChIP-seq 1159 58.5 基于化学或者物理切割DNA的方式 1159 参考文献 1161 第59章 蛋白质翻译后修饰的质谱分析 1164 59.1 生物质谱的原理和分析方法 1164 59.2 常见蛋白质翻译后修饰的质谱分析 1171 59.3 蛋白质及修饰的信息学分析 1183 59.4 展望 1184 参考文献 1184 第60章 基因编辑方法学 1188 60.1 基因编辑技术原理 1188 60.2 ZFN技术 1189 60.3 TALEN技术 1191 60.4 CRISPR/Cas9技术 1191 60.5 其他类型的CRISPR核酸酶 1192 60.6 CRISPR/Cas9特异性-检测脱靶的方法 1192 60.7 提高特异性的方法 1193 60.8 设计sgRNA的网站 1195 60.9 基因敲除 1195 60.10 基因敲入 1196 60.11 纠正基因突变与引入点突变 1197 60.12 CRISPR/Cas9导入细胞的方法 1198 60.13 CRISPR/Cas9系统的其他几种应用 1198 60.14 总结与展望 1200 参考文献 1200 第61章 二代测序样本制备策略 1204 61.1 简介：NGS及文库构建的关键 1204 61.2 NGS工作流程的基础：片段化、片段大小选择及测序方式 1205 61.3 DNA文库制备 1207 61.4 RNA文库制备 1208 61.5 NGS文库构建的注意事项：偏倚、复杂性、批次效应 1210 61.6 靶向测序和扩增子测序 1212 61.7 单细胞DNA测序 1213 61.8 单细胞RNA测序1214 61.9 临床应用 1216 61.10 染色体免疫沉淀测序 1218 61.11 RNA免疫沉淀测序 1220 61.12 甲基化DNA免疫沉淀 1222 61.13 甲基化测序 1223 61.14 SHAPE测序 1225 61.15 其他基于二代测序的应用 1225 61.16 三代测序系统 1225 参考文献 1225 第62章 表观遗传学常用软件及网站介绍 1231 62.1 ENCODE计划和Roadmap计划的介绍 1231 62.2 表观遗传常用数据及软件资源介绍 1236 62.3 表观遗传常用软件 1242 62.4 总结与展望 1245 参考文献 1245 第63章 人也序列 1248 63.1 人也序列概述 1248 63.2 人也序列作用机制及应用 1249 63.3 总结与展望 1252 参考文献 1252 后记 1255
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