出品：中国科普博览　　作者：韩潇 姚富文 中国科学院北京基因组研究所

　　“龙行踏绛气，天半语相闻。混沌疑初判，洪荒若始分。”（摘自《奉和登骊山应制》，阎朝隐）。龙是汉民族所敬奉的图腾，是吉祥雄伟的象征，自古多有诗句描龙、赞龙、以龙喻物、喻情。而表观遗传学与中国龙有着怎样的“情结”？DNA与表观遗传学又有着多少千丝万缕的联系？

　　从前，龙王诞下九个孩子，可是它们却异曲同工，如出一辙，九条小龙长得一模一样，就连龙王都傻傻分不清了！没办法啊，同卵九胞胎啊，怪我咯？

　

　　情急之下，龙王只好去找玉帝求助。玉帝赐下一道名曰“表观遗传修饰”的龙鳞：“有此鳞可保汝等皆不同”。于是，便也有了民间“龙生九子，各有不同”之说。

　　现在，就让我们打开DNA的“衣橱”，透过表观遗传学的万花筒，让一切柳暗花明，迷离之中方见本真。

　　DNA，脱氧核糖核酸，是一个熟悉而又神秘的名词。自1953年沃森和克里克揭开生命意义的面纱起，DNA分子那优美的双螺旋曲线便以迅雷不及掩耳的速度冲入了科学界。而如今，它也悄无声息得“入住”到寻常百姓家，知名度节节攀升，不知何时能将科学变为一股时尚潮流。而表观遗传学却像一个雏鹰般，蓄势待发。

天降之龙

　　DNA盘曲优美的身姿若化为龙形，那拥有表观修饰的DNA称为游龙便再恰当不过了。表观遗传学这门学科是研究在DNA序列不改变的情况下，基因的表达与功能如何改变，并产生可遗传的表型。表观遗传是跳出DNA序列框架外，影响生物体性状的因素。不少人应该听说过“画皮”的故事，这层龙皮活脱脱的就好似DNA多种纷繁复杂的表观遗传修饰。所谓“龙生九子”，即因表观修饰不同，DNA表达也有所差异。

　　目前所发现的表观遗传修饰包括：

　　1.DNA甲基化（DNA methylation）——龙鳞之形，修饰基因的基本成分；

　　2.基因组印记（genomic imprinting）——龙鳞之色，来自父母双方的标记不同；

　　3.母体效应（maternal effects）——龙鳞之源，后代一些特征受母体影响；

　　4.基因沉默（gene silencing）——龙鳞之怒，基因罢工了；

　　5.核仁显性——龙鳞之辨，基因的加工受到大规模沉默；

　　6.休眠转座子激活和RNA编辑（RNA editing）——龙鳞之律动，使基因具有灵活多变的特性等。

千姿百态

　　“等闲识得东风面，万紫千红总是春”。

　　不同组织器官、不同个体的表观修饰都有着或多或少的区别，这源于我们体内“游龙”的千姿百态。当我们聚焦每条游龙五彩缤纷的身体，可以看到每一片龙鳞都代表一种表观修饰，如DNA甲基化、组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化、组蛋白磷酸化等。它们就好像一个个灵活的开关，在生命的旅程上起着举足轻重的作用。

　　由外界或内在因素引起的特定位置表观修饰的改变（像变色龙一样，我们的游龙的龙鳞部分变了颜色）可能会造成深远的影响。

　　例如我们比较熟悉的蜜蜂家族，蜂女王和工蜂本是同根生，可为何最终前者养尊处优、传宗接代，后者却苦命成了廉价的劳动力？

　　在发育早期，它们就被喂食了不同质量的蜂蜜，由此长期下去逐渐使它们区别开来。蜂女王所食之物富含胆碱（choline）、叶酸（folic acid）等，可以在碳循环和甲基传递的化学反应中提供必要的成分，从而帮助甲基化的过程发生。早前的研究发现，那些有幸被挑选为蜂女王的候选者幼虫，会先抑制某些双潜能（bipotential）的特征基因，并且启动一组阶级相关基因（Cast-relatedgenes），包括代谢和呼吸系统基因。而工蜂则持续表现幼虫的典型基因。

　　由于食物引发了DNA甲基化的改变，造成了这种“天上人间”的差别。从本质上讲，它们都拥有着近乎相同的DNA，但是表观修饰的不同造成了性状在表现上的天壤之别。游龙千姿百态，仪容万千；岁岁年年花相似，年年岁岁人不同。

蝴蝶效应

　　上帝在云端，只眨了眨眼，人间也许顷刻地动山摇。为何表观遗传学逐渐成为科学界的新宠？

　　我们已经度过了“基因决定一切”的年代，表观遗传学的迷雾逐渐被科学家们缓缓拨开。它所带来的影响如同蝴蝶效应般，小则改变生物体形态，大则修改人们的生死簿。

　　DNA甲基化修饰在肿瘤细胞整个基因组中普遍存在。

　　细胞质恰似龙生存的大海，由于低甲基化的大范围出现，使得染色质结构即龙弯曲盘旋的形状发生改变；通过降低染色质的凝聚程度，使基因组的不稳定性增加，从而导致肿瘤的产生。DNA的甲基化修饰了DNA的基本组成元素——核苷酸 ，这就好像给DNA带了一顶奇妙的帽子。而这些带上“帽子的核苷酸”被“甲基化”蒙住了双眼，便不会再行使功能。在一般的状态下，基因启动子区富含胞嘧啶和尿嘧啶的CpG岛是没有发生甲基化的。如果发生甲基化，就会使基因不发生转录。在这种情况下，一些抑癌基因、DNA修复基因等就会失去作用，影响细胞的正常生长，导致调控机制发生改变，DNA损伤无法及时复原，从而产生肿瘤。

　　组蛋白修饰与肿瘤的发生也有一定的联系。组蛋白与DNA相互缠绕折叠形成了染色体。如果将DNA的螺旋比作是龙，那么组蛋白便是保护龙的龙皮和铠甲。而组蛋白乙酰化便是对“龙皮、铠甲”的修饰。组蛋白乙酰化酶（HAT）是组蛋白乙酰化的关键酶，它决定着组蛋白的乙酰化程度，也与肿瘤异常基因表达有关。

　　除了DNA甲基化与组蛋白这两种修饰之外，还有许多种表观遗传学的改变可以引起疾病的发生，危害到人们的生命健康。受表观修饰影响的疾病包括乳腺癌、肝癌、肺癌、结肠癌、2型糖尿病、心血管疾病等，因此研究这层似真似幻的外衣格外重要。

　　DNA游龙多彩华丽、绚烂夺目，它宛若一个正处于青春年华的少女，拥有着多种五彩的外衣，担任着多种不同的角色，承载着多项生命职责。它在你身体的各个细胞内蜿蜒游走，飞舞盘旋……生命的力量与热情大概也由此而发吧！