Epigenetics,
Brain and Behavior
编 者：Paolo
Sassone-Corsi
Yves Christen
出 版 社：Springer
索 书 号：Q987/E64/2012/Y
藏书地点：武大外教中心
染色质是由DNA和组蛋白构成的大分子复合物，为包装我们完整的基因组提供了支架。它包含着真核生物细胞的可遗传物质。染色质的基本功能蛋白是核小体。它是由147bp的DNA环绕着H2A、H2B、H3和H4四种组蛋白各两个分子组成的组蛋白八聚体构成。一般简单而言，染色质可被分为两个组要部分：第一是高度凝缩的异染色质，迟复制，主要包含失活基因；第二种则是常染色质，它相对开放包含大多数的活性基因。对于核小体协调调控的研究表明其所有组件均会受到共价修饰，根本上改变了它们的组织和功能。表观遗传学被定义为“在基因组序列不变的情况下，可以决定基因表达与否并可稳定遗传下去的调控密码”。这些密码包括DNA的“后天性”修饰（如甲基化修饰）、组蛋白的各种修饰等。与经典遗传学以研究基因序列决定生物学功能为核心相比，表观遗传学主要研究基于染色质事件对于这些“表观遗传密码”的建立和维持的机制，及其如何决定细胞的表型和个体的发育。因此，表观遗传密码构成了基因（DNA序列）和表型（由基因表达谱式和环境因素所决定）间的关键信息界面，它使经典的遗传密码中所隐藏的信息产生了意义非凡的扩展。表观遗传的现象很多，已知的有DNA甲基化（DNA methylation），基因组印记（genomic impriting），母体效应（maternal effects），基因沉默（gene silencing），核仁显性，休眠转座子激活和RNA编辑（RNA editing）等。表观基因组学（epigenomics）则是在基因组水平上对表观遗传学改变的研究。
DNA和组蛋白的修饰通过染色质修饰酶以一种高度调控的方式被动态构建和清除。现在发现了有4种不同的DNA修饰和16种蛋白质修饰。这些修饰可通过改变核小体内和核小体间的非共价互作而影响染色质的结构。它们也可作为特异蛋白质的停泊位点。这些染色质阅读子招募其他的染色质修饰子和重塑因子，使它们成为这种修饰的效应因子。表观遗传修饰传递的信息在所有基于DNA的过程，例如转录、DNA修复和复制的调控中发挥关键性的作用。因此，染色质调控子异常的表达模式或基因组改变可能产生深远的影响，导致诱导和维持各种癌症。
本书主要介绍了大脑神经细胞中的表观遗传学和行为的关系，全书共12个章节，以研究论文的形式进行了展开论述。第一章介绍了核小体的重塑和表观基因组的多样性。核小体重塑是指依靠水解ATP产生的化学能打断核小体中组蛋白-DNA的相互作用来完成染色质结构的改变。这个过程会催化一系列的结构变化包括完全的核小体的去组装以及完整组蛋白八聚物沿着DNA的滑动等。在染色质重塑的过程中会有一些特定的复合体参与到对特定的启动子的靶向定位过程。这一章以哺乳动物的SWI/SNF型BAF复合体为例来阐明一些细胞类型特定的亚基如何整合在一起而赋予一个普通的重塑机器对神经元细胞启动子特异的选择性。第二章介绍了突触的表观遗传和大脑高级功能的进化。在神经网络的形成和成熟过程中，突触的环境选择作用会影响不断进化的神经网络。而突触选择理论的引入用来解决两个关于人大脑遗传进化的特点，一个是尽管人的基因数目是相对恒定的，但是大脑组织的复杂度是呈现非线性的扩增的；另一个是在后天长期的大脑成熟过程中，大脑和身体，社会以及文化环境会发生一个重要的也是相互的作用的过程。这个理论也会随着人类/灵长类的基因组数据以及基因表达模式的分析而更新。第三章介绍了表观遗传和生物钟。人体的一系列的反应如神经反应，行为等和生物钟有关联，通过研究基因组的转录调控网络使得这一关联的研究变成可能。基因表达的谐振和染色质的重塑是并行的，这显示了生物钟调控的特定性和可塑性。不断增加的数据也显示了生物钟表观基因组和细胞内的代谢过程是有紧密的联系的。第四章介绍了环境信号以及基因组在行为，认知和生理方面的个体差异的相互作用。第五章介绍了在哺乳动物中表观遗传标记是怎样传递给子代并保存下来的，也讨论了环境因子如饮食，有毒药剂，压力等对表观基因组性状传递的影响。第六章讨论了组蛋白乙酰转移酶复合体G9a/GLP是如何控制基因表达来调节小鼠的认知和行为的。第七章讨论了组蛋白的乙酰化在长期记忆中的作用，找到相应的调节基因对于发展新型的药物来治疗记忆功能障碍的患者是有潜在的希望的。第八章介绍了DNA甲基化在记忆形成中的作用。所谓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团。正常情况下人类基因组“垃圾”序列的CpG二核苷酸相对稀少，并且总处于甲基化状态。最后四章是基于在健康或者病理状态下表观遗传调控的机制。本书论文仅仅围绕基因组的表观遗传及相应的蛋白复合体在人鼠大脑的突触形成，大脑记忆及其病理特征等方面展开论述，内容有一定的深度，对于从事于表观遗传研究的博士生来说是一本不错的综述参考资料。
本书内容
第一章 核小体重塑和表观基因组的多样性
第二章 突触的表观遗传和大脑高级功能的进化
第三章 昼夜节律系统的可塑性：代谢和表观遗传的控制
第四章 表观遗传学和基因组结构和功能的环境调控：健康的暗示
第五章 哺乳动物中的表观遗传的继承
第六章 表观遗传抑制复合体G9a/GLP介导的神经基因转录和行为
第七章 组蛋白乙酰化在长期记忆中作用
第八章 记忆形成的DNA甲基化
第九章 表观遗传在调控健康及病态下记忆形成的机制
第十章 自闭症谱系障碍的遗传和表观遗传
第十一章 中枢神经系统中MeCP2功能的分析
第十二章 药物成瘾的表观遗传的机制
索引
（闫俊杰）