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三分子遗传学研究（第2页）

一个DNA分子通过半保留的方式完成复制，并保证了遗传信息的完整性和准确性。

在复制结束后，新合成的DNA分子通过细胞分裂分配到两个子细胞中去，并进一步将遗传信息从亲代传递到子代。

（三）基因的表达

基因表达（geneexpression）是指基因中储存的丰富的遗传信息，在“中心法则（centraldogma）”

（图2-9）的指导下，通过转录（transcription）和翻译（translation）过程，形成具有生物学活性的蛋白质，并实现遗传信息的传递。

图2-9中心法则图示

1.转录

转录是指遗传信息从DNA流向RNA的过程，即以双链DNA中的确定的一条链（模板链用于转录，编码链不用于转录）为模板，以dNTP（ATP、CTP、GTP和UTP）为原料，在RNA聚合酶催化下合成RNA。

转录的过程大致可分作三个阶段：起始、延伸和终止。

作为蛋白质生物合成的第一步，转录是mRNA以及非编码RNA（tRNA、rRNA等）的合成步骤。

转录得到的RNA还要经过一系列后加工，如mRNA经过首尾修饰、剪接等形成成熟mRNA。

2.翻译

翻译是指遗传信息从mRNA流向蛋白质的过程。

mRNA分子中每相邻的三个核苷酸编成一组，在蛋白质合成时代表某一种氨基酸，即密码子（codon）。

mRNA中的密码子信息便决定了蛋白质分子中的氨基酸种类和排列次序。

因此翻译是一个将成熟的mRNA分子中的密码子所储存的遗传信息解码，并生成对应的特定氨基酸序列的过程。

翻译主要在细胞质内的核糖体中进行，过程包括起始、延长、终止三个阶段。

翻译生成的多肽链需要通过正确折叠形成蛋白质，而多数蛋白质在翻译结束后还需要在内质网上进行翻译后修饰后才能具有真正的生物学活性。

蛋白质作为基因表达的产物，在生命活动中发挥着重要作用，同时也可以协助“中心法则”

中的DNA复制、转录和翻译过程。

基因的表达主要受到基因序列所储存的遗传信息的指导，同时也会受到环境条件的影响和表观遗传学的调控。

（四）表观遗传

表观遗传（epigenetics）是指在DNA序列不发生变化的情况下，基因表达产生了可遗传的改变。

这种改变是由于细胞内除了DNA序列以外的可遗传物质发生了改变，通过DNA修饰、蛋白修饰及非编码RNA的调控等，使改变能够在细胞增殖和发育过程中稳定传递。

表观遗传主要包括：DNA甲基化（DNAmethylation）、组蛋白修饰（histonemodification）、染色质重塑（chromatinremodeling）、基因组印记（genomicimpriting）及RNA编辑（RNAediting）等。

表观遗传是可遗传的，同时又会受到环境及药物等的影响而发生相应的变化，因此可能是环境因素对精神疾病产生影响的内在机制。

其中，DNA甲基化是研究比较广泛的表观遗传学修饰。

DNA甲基化是指基因组中特定的碱基，以s-腺苷甲硫氨酸（SAM）为甲基供体，在DNA甲基化转移酶的作用下，结合一个甲基基团的过程。

DNA甲基化主要形成5-甲基胞嘧啶（5-mC），少量的N

6

-甲基腺嘌呤（N6-mA）及7-甲基鸟嘌呤（7-mG）。

基因组中60%～90%的散在CpG被甲基化修饰，未甲基化的CpG成簇地组成CpG岛（CpGisland），位于结构基因启动子的核心序列和转录起始点。

DNA甲基化可引起基因组中相应区域染色质高度螺旋化，失去限制性核酶内切酶的切割位点，失去转录活性，进而抑制蛋白质的表达。

因此，DNA甲基化修饰异常可能会导致蛋白质的异常表达，这可能会对精神疾病的发病机制具有重大影响。

有研究表明，母亲或者父亲的基因由于甲基化会不同程度地影响胎儿脑体积；DNA甲基化异常与很多智力异常类疾病相关，如Rett综合征、Prader-Willi综合征、Turner综合征及Angelman综合征等；DNA甲基化在X染色体失活机制中发挥着重要作用，因此对于很多精神类疾病的性别差异存在影响（男性的X染色体来源于母亲）。

二、双生子研究

数量遗传学（quantitativegenetics）用于研究行为，它与行为遗传学（behaviouralgenetics）同步发展。

数量遗传学是运用家系、寄养子或者双生子以及多种样本混合的实验设计来研究遗传和环境因素对个体差异的影响。

在家系研究中，一种疾病或性状在家系中的聚集常有助于推断其遗传模式。

但家系研究不能区别遗传因素和共享环境因素（对两个体同时产生影响的环境因素），因为家系成员的相似性可能是由共享基因、也可能是由共享家庭环境所致；寄养子研究则可以克服这一不足。