表观遗传学和系统生物学
——Epigenetics and systems biology
作 者：Leonie Ringrose
出 版：Academic Press
索 书 号：Q3/E64a/2017/Y
ISBN ：978-0-12-803075-2
系统技术当前应用于分子细胞生物学，然而系统水平的调查往往伴随着数学模型。这些模型提供工作假说：他们帮助我们理解和预测复杂系统的行为。系统生物学（system biology）是研究生物系统组成成分的构成与相互关系的结构、动态与发生，以系统论和实验、计算方法整合研究为特征的生物学。20世纪中页贝塔朗菲定义“机体生物学”的“机体”为“整体”或“系统”概念，并阐述以开放系统论研究生物学的理论、数学模型与应用计算机方法等。系统生物学不同于以往仅仅关心个别的基因和蛋白质的分子生物学，在于研究细胞信号传导和基因调控网路、生物系统组成之间相互关系的结构和系统功能的涌现。
表观遗传学（Epigenetics）是研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达的可遗传的变化的一门遗传学分支学科。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 imprinting），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。表观遗传意味着即使环境因素会导致生物的基因表达出不同，但是基因本身不会发生改变。表观遗传学在真核生物中的变化主要被举例为细胞分化过程中干细胞分化成与胚胎有关的多种细胞这一过程。这个过程通过一些可能包含某些基因的沉默，移除某些基因上沉默的标志并且永久的失活于其他基因的机制变得稳定。
《表观遗传学和系统生物学》一书是由Academic Press在2017年出版的，由Leonie Ringrose编写。Leonie Ringrose是德国柏林洪堡大学生命科学综合研究所的定量生物学教授。她的实验室研究定量表观遗传学。《表观遗传学和系统生物学》强调了实验和理论建模之间的协作，这是系统生物学在表观遗传学研究中成功应用所必需的。该书打破了系统生物学和表观遗传学研究者之间存在的信息障碍和分段研究的障碍，给出了系统生物学和表观遗传学实验成功结合的现实例子。每个部分包括一种建模和一组表观遗传学问题，这些模型已经成功地应用在这些问题上。此外，这本书强调建模和系统生物学如何与RNA, DNA和基因组不稳定性的研究，DNA损伤信号和修复的机制，以及环境对基因组稳定性的影响。《表观遗传学和系统生物学》以更广阔的视角呈现原创研究，揭示两个研究领域之间的协同效应潜力，同时为建模用户提供初级文献中的最新实验，其中包括由具有大量临床应用研究经验的系统生物学和表观遗传学专家撰写的章节。《表观遗传学和系统生物学》一书提供了系统生物学和表观遗传学的介绍，是一本不可多得的系统生物学参考书籍。
《表观遗传学和系统生物学》一书共有12章，可以分为五个部分阅读。第一部分为简介，总领全书。第二部分是第1章到第4章，介绍了基因组特征及DNA测序原理决定表观调控位点。在这一部分介绍了Polycomb/Trithorax响应元件、染色质建模以及基因组范围内ChIP-seq数据。第三部分包括第5章和第6章，主要介绍的是表观遗传调控体的体内动力学，以及基于有序微分方程的动力学模型。第四部分包含第7章和第8章，介绍了双稳态表观记忆和开关的随机模型，具有协调随机性和精确性。第五部分是第9章到第12章，介绍了3D范围内的染色质三维组织的性质，以及从时空波动中获取染色体结构特征。
《表观遗传学和系统生物学》一书介绍了系统生物学常用的建模方法，内容详尽，思路清晰，除此之外，还包括一些其他的特点：
1、具有实用性。《表观遗传学和系统生物学》一书主要针对系统生物学中用到的数学建模方法，内容单一却不单调，利用实际案例介绍建模的方法与过程，编写的中心明确，具有实用性。
2、构思巧妙，图文并茂。该书在编写的过程中常穿插介绍实际案例，并且配有大量插图，这些特殊的案例便于读者理解建模方法，同时插图与内容图文并茂，不仅让读者在阅读过程中更加清晰明了，还能增加读者阅读的趣味性。
3、条理清晰。在该书的末尾设有附录和主题词索引，附录包括了分子生物学的基本概念的回顾，而索引又将相关比较重要的词汇都罗列出来，并予以注释在文中的页码。这大大方便了读者在阅读该书之时对知识和词汇的掌握和搜寻。可以激发学生的学习兴趣或者为想要了解相关知识的人员提供了途径。
总的说来，《表观遗传学和系统生物学》是一本出色的表观遗传学和系统生物学教材，主要讲解了系统生物学中生物学建模的方法和原理，对于从事相关研究人员来说，是一本不可多得的系统生物学参考读物。
目录
作者列表
第一部分 简介
第二部分 我在哪？基因组特征及DNA测序原理决定表观调控位点：机器学习
1
Polycomb/Trithorax响应元件的计算机鉴定
2
染色质建模
3
跨境：理解染色质结构域及其桥梁的建模途径
4
基因组范围内ChIP-seq数据打断染色质信号
第三部分 万物运动:表观遗传调控体的体内动力学:基于有序微分方程的动力学模型
5
“体内生物化学”： 将绝对定量和动力学模型应用于Polycomb和Trithorax的调节
6
dot1甲基转移酶对分布组蛋白修饰的建模:从机制到生物学视角
第四部分 协调随机性和精确性：双稳态表观记忆和开关：随机模型
7
建模双稳态染色质状态
8
定量环境触发的表观遗传状态之间的切换
第五部分 第三和第四维度：染色体长程相互作用:聚合物模型
9
染色质三维组织的性质：建模教程
10
从染色体构象捕获到高分子物理与反演:研究染色质在拓扑联想域中的三维结构
11 一种基于活细胞成像和计算建模的组合方法，以进一步了解染色质、表观遗传学和基因组
12
从时空波动中获取染色体结构特征
索引
（武汉大学生命科学学院研究生 李丛）