Epigenetics

惯例：不能有基因原理来解释的现象
Now: 研究基因与其产物（表型）的因果关系的一门生物科学

染色质

DNA及其紧密结合的蛋白组成的复合物

DNA甲基化

胞嘧啶-磷酸-鸟嘌呤富集区域（cpg岛）的甲基化
胞嘧啶的甲基化对胚胎发生和配子发生过程中的基因调控及染色质组织起重要作用
维持甲基转移酶(maintenance) 在DNA复制过程中在半甲基化的DNA上引入甲基基团。
从头甲基转移酶（de novo）在DNA复制后起作用。

此外，许多生物体中异染色质的形成，部分是由DNA甲基化及其结合蛋白结合RNA和组蛋白修饰特征沉默的染色质。
DNA甲基化在许多细胞过程中起作用，包括从真菌到哺乳动物的重复序列和着丝粒序列的沉默;雌性哺乳动物的X染色体失活;和哺乳动物印记，所有这些都可以稳定地保持。

染色质变异：共价和非共价机制

共价机制

例如，果蝇位置效应杂色抑制因子[Su（var）]的遗传筛选揭示了100多种编码异染色质重要成分的基因。这些基因中的许多基因从人类到人类是保守的，包括异染色质蛋白1（HP1）和组蛋白H3K9甲基转移酶u（var）3-9（Schotta等，2003）。果蝇遗传学还提供表观遗传学和组蛋白修饰之间的另一个联系，其形式为两个进化上保守的蛋白质家族，其在发育过程中拮抗调节同源异型基因：Polycomb Group（PcG）和Trithorax Group（TrxG）。 PcG蛋白的进一步分子表征显示它们有助于两种不同的蛋白质复合物，其负责“书写”（PRC2，Polycomb Repressive Complex2）和H3K27的“读取”（PRC1）甲基化并促进染色质凝聚。同时，TrxG蛋白介导H3K4的甲基化并促进转录活性染色质（Ringrose和Paro，2004; Ruthenburg等，2007; B. Schuetten gruber等人的评论，本期第735页）

长期以来的文献表明，改变电荷的改变如乙酰化和磷酸化可直接改变染色质的物理性质，导致高阶结构的变化。
最近，已经充分记录了效应子介导的功能，其中组蛋白修饰募集或稳定特异性结合配体对染色质的定位。
新兴的表观遗传范例的第一个例子，催化酶Su（var）3-9充当组蛋白H3K9甲基化的“作者”，而HP1充当识别H3K9甲基化和建立生物过程的“读者”或“效应子”（例如作为染色质纤维的特定区域的异染色质稳定化（Lachner等，2001）。
此外，已经证明了效应器排斥功能，其中组蛋白修饰消除了特定效应物的结合。

非共价机制

非共价机制，例如染色质重塑和特异性组蛋白变体的掺入，为细胞提供了用于将变异引入染色质模板的额外工具。 ATP依赖性染色质重塑复合物被认为通过改变组蛋白DNA相互作用来修饰染色质可及性，可能通过滑动或喷射核小体（Smith和Peterson，2005）。此外，组蛋白变体如H3.3和H2A.Z，通常携带其自身的修饰模式，通过专用的伴侣和交换机器在染色体结构域内交换（Polo和Almouzni，2006）。还发现了共价和非共价机制之间的机制联系，因为效应子可以包括核小体重塑复合物的亚基（Wysocka等，2006）。共价修饰，核小体重塑和组蛋白变体共同为染色质细胞引入有意义的变异，它们对表观遗传学的集体贡献现在才被严格探索。

非编码RNA

RNA, 尤其是非编码RNA有助于控制多种表观遗传现象。
RNA参与的明显例子包括果蝇（Drosophila）及哺乳动物中分别由rox或XIST RNA介导的剂量补偿机制，以及几乎所有真核生物（eukaryotes）中通过后转录（PTGS）或转录（TGS）RNA干扰（RNAi）相关途径引起基因和重复DNA序列的沉默。这些RNA通常与细胞染色质和DNA甲基化机制的各种组分协同作用，以实现稳定的沉默。虽然我们可能不认为诱导PTGS的RNA（例如，microRNA，siRNA等）本质上是表观遗传的，但是引起TGS的RNA（例如重复相关的siRNA，Xist RNA和裂殖酵母（S.pombe）中的小RNA）更多显然是表观遗传，因为它们可以诱导可以通过细胞分裂遗传的长期沉默效应。

表观遗传通路相互作用

不同表观遗传通路中存在重要相互作用。
裂殖酵母中表明小RNA与染色质调控子（Chp1，一种含有H3K9me-reading 染色质域的蛋白）有相互作用。
无活性X染色体的沉默化是另一个主要的例子。在这个过程中，Xist RNA, DNA甲基化，组蛋白修饰，它们的writer和reader都发挥了作用.
此外，DNA甲基化转移酶（DNMT）也会与染色质修饰酶如组蛋白脱乙酰酶直接或间接相互作用。
新的研究表明DNMT3L是从头DNMTs的必需辅助蛋白，它解释了组蛋白修饰的模式，一定程度上表明了DNA甲基化和组蛋白修饰功能的相互作用。