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。
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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
京公网安备 11010102004214号