究人员发现，通过或直接过表达或抑制表观遗传调控酶，可以发掘体细胞重编程关键的表观遗传调控机制，如抑制促进组蛋白甲基化转移酶抑制甲基化转移酶均能促进重编程，。维生素激活的家族蛋白能清除关键的表观遗传障碍，从而促进细胞高效地转化为诱导性多能干细胞。在体细胞核移植过程中，体细胞的甲基化是重编程失败的主要原因，提示甲基化是体细胞的关键标记。间质细胞向上甲基化酶来协调平衡的。人类基因组编码个和来催化甲基化。对半甲基化即两条链中的条已经甲基化具较大活性，调控复制和损伤修复后的甲基化，。和在从头甲基化中起主要作用，不区分非甲基化以及半甲基化底物，。胞嘧啶核苷类似物脱氧胞苷对的抑制作用已被广泛用于研究甲基化在各种细胞功能中的作用。介导去甲基化的主要是易位甲基胞嘧啶双加氧酶家族蛋白。甲基胞嘧啶的甲基氧化产生羟甲基胞嘧啶，并可进步被氧化为甲酰胞嘧啶和羧基胞嘧啶。这些羟甲基胞嘧啶的衍生物是新的表观遗传标记，可能具有新的生物学功能。甲基化的研究方法甲基化的研究方法主要是基于未甲基化的胞嘧啶在重亚硫酸盐的处理下变为尿嘧啶，而甲基化的胞嘧啶则不发生变化，该原理也被称为甲基化分析的金标准。根据不同的研究目标和范围，甲基化的分析方法主要分为两类是基因组整体水平的信号通路，。纳米拓扑结构，如纳米管和纳米槽，主要参与信号通路基因的差异表达而纳米光栅影响和信号通路中基因的表达。生物材料的拓扑结构甚至可以取代小分子表观遗传修饰剂的作用，并显著提高重编程效率，给细胞重编程提供更安全更方便的替代方法。如微槽或排列的纳米纤维的拓扑结构会引起组蛋白乙酰化和组蛋白甲基化的增加，即通过下调活性和上调重复域的表达而提高成纤维细胞的重编程效率。因此，与小分子药物相比，利用生物材料增强细胞重编程效率可能更安全。生物材料调节细胞表观遗传状态的应用在组织工程领域，生物材料旨在提供最有利于种子细胞黏附扩散交流并分化成预期谱系的微环境。生物材料如何影响细胞功能的表观遗传组图对于定制高度功能化的个性化的适于临床应用的生物材料设计和制备至关重要。生物材料的表观遗传调控不仅在再生医学中发挥重要作用，也是生物材料安全评估的潜在工具。在生物材料移植后，炎症反应诱综述组织工程和表观遗传学遗传学论文貌以及维结构都将导致细胞骨架分子重组，使染色质在细胞核内发生重塑。染色质重塑包括组蛋白和的包装和释放以及组蛋白修饰调节转录活化和抑制，从而影响细胞行为和干细胞分化。材料微环境通常可以将细胞分为两种形状类型，种细胞形状由各向异性力引导，另种细胞形状由同性力引导。前者包括多种细胞形状，如由细长的形状引导平行微凝胶，排列的纳米纤维和单个细胞拓扑结构后者通常是圆形，。当扩散均匀时，细胞伸长导致细胞刚度减少，核形状延长和核纤层蛋白减少。同时，染色质解聚，伴随着活性降低，组蛋白乙酰化增加和基因表达增加。生物材料引导的细长细胞形状不仅使组蛋白乙酰化增加，还促进的甲基化，从而引起转录激活。细胞质肌动球蛋白和核纤层蛋白是此过程重要的传感器。的富含层黏连蛋白的胞外基质以及非黏性材料和圆形微模式底物会导致细胞变圆。细胞变圆涉及组蛋白去乙酰化，特别是组蛋白和的去乙酰化以及染色质凝聚和核尺寸减小，从而抑制基因表达，。重要作用。敲除或会导致些关键启动子区的甲基化不能被清除，阻碍，从而抑制重编程，而过表达这些关键的能恢复或敲除的表型。染色质分为常染色质和异染色质，常染色质结构疏松，基因表达活跃，异染色质结构紧密，基因表达受到抑制。染色质在体细胞重编程过程中发生了剧烈的变化，往往伴随常异染色质的转变，如许多体细胞特异性的位点被关闭，而多能性相关的位点则被打开。抑制重编程过程中染色质关闭打开的动态变化会大大降低体细胞重编程的效率。表观遗传与免疫表观遗传修饰在免疫细胞的发育和功能发挥中起着重要作用。巨噬细胞作为种异质性固有免疫细胞，具有极其重要的理论研究和临床应用前景。近年来，表观遗传调控巨噬细胞极化成为研究人员改造巨噬细胞来促进组织损伤修复的策略之。巨噬细胞在些关键转录因子及信号分子的作用下分化为不同极化状态的亚型，该过程伴随着大量表型相关基因的表达或抑制，同时基因组的表观遗传修饰状态也调控等。这些调控方式的协调作用决定了细胞的发育功能状态和命运，因此表观遗传调控机制已经成为外界环境影响因素和基因转录调控之间的重要联系。组织工程的目标是研究和开发用于修复维护促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物，该领域的主要挑战之在于寻找最佳的能够控制细胞命运和促进细胞成熟的微环境。该文综述了表观遗传的调控方式及相应研究方法表观遗传对细胞分化和功能的影响生物材料对表观遗传的调控，以期为组织工程研究及转化提供参考。关键词甲基化染色质重塑生物材料组织工程组蛋白修饰细胞表观遗传调控遗传学非编码调控表观遗传学表观遗传是指在不改变核苷酸序列的前提下，基因功能发生可逆的可遗传的改变。表观遗传调控是机体生长发育衰老与疾病发生过程中重要的基因表达调控方式。生命个体对环境因素发生有序应答在很大程度上依赖于表观遗传调控网络的有效运行。表观遗传调控方式包括甲基化组蛋白修饰染色质重塑和非编码调控等。这些不染色体构象捕获技术可用于识别两个已知位点的远程相互作用。蛋白质复合物交联，被限制酶消化，可能相互作用的两段通过连接酶连接，然后定量扩增连接产物，需要能够针对两个相互作用的片段的两个反向引物。通过使用并与结合，可以很容易地确认公认的远端区域能否直接与特定靶启动子相互作用。只能检测对的相互作用个区域与另个相互作用区域，而目前已有系列染色质构象捕获方法来检测多个远距离染色质相互作用对全部和全全。这些方法包括圆形染色体构象捕获染色体构象捕获碳拷贝通过末端配对标签测序进行染色质相互作用分析和全基因组染色体构象捕获。高分辨率是种经济有效的方法，结合两轮酶消化，然后进行反向，扩增全基因组未知序列。结合了和，可捕获所有的由目标蛋白介导的染色质相互作用。利用，等绘制了雌激素受体及。染色质重塑复合物参与复制基因表达调控以及染色质重塑等多种分子事件，但目前对其催化核小体重塑的分子机制还不完全清楚。染色质重塑的研究方法染色质的可及性可通过旨在评估其开放性与闭合状态的方法来确定，如微球菌核酸酶测序过敏位点测序测定转座酶可接触的染色质高通量测序和甲醛辅助的分离调节元件测序。利用逐步消化直到达到核小体，而被包装的不被消化。同样，是基于对染色质高度敏感，具有消化松散堆积的染色质的能力。是种在染色质加工过程中使用序列适配器加载的转座酶切割基因组的替代方法。使用甲醛交联染色质，然后超声处理提取并测序。表观遗传与干细胞增殖分化间充质干细胞是组织工程研究和应用中重要的种子细胞。干细胞的增殖伴随多种表观行。表观遗传调控方式包括甲基化组蛋白修饰染色质重塑和非编码调控等。这些不同的调控方式并非独立作用，而是相互影响相互调控。的甲基化组蛋白部分位点的甲基化组蛋白的单泛素化以及染色质紧密的折叠状态往往会抑制基因的转录而的去甲基化组蛋白的去泛素化组蛋白的乙酰化和染色质疏松的折叠状态则促进基因的转录。染色体构象捕获技术可用于识别两个已知位点的远程相互作用。蛋白质复合物交联，被限制酶消化，可能相互作用的两段通过连接酶连接，然后定量扩增连接产物，需要能够针对两个相互作用的片段的两个反向引物。通过使用并与结合，可以很容易地确认公认的远端区域能否直接与特定靶启动子相互作用。只能检测对的相互作用个区域与另个相互作用区域，而目前已有系列染色质构象捕获方法来检测多个远距离染色质相互作用对全部和全全。这些方法包括圆形染色体构象捕获染色体构象捕获碳拷贝通过末端配对标学中发挥重要作用，也是生物材料安全评估的潜在工具。在生物材料移植后，炎症反应诱发的表观遗传变化也将成为评估生物材料相容性的重要参数之。表观遗传改变是解释生物材料为何具有持久性和记忆性的机制之。总结与展望表观遗传调控机制已经成为外界环境影响因素和基因转录调控之间的重要联系。然而，由于细胞的异质性材料特征的多样性与表观遗传调控的复杂性，许多科学问题有待解决如表观遗传变化在什么条件下会影响基因调控的其他机制，特定环境因素改变细胞表型的精确机制是什么，环境触发表观遗传学靶向的细胞类型或组织的决定因素是什么，材料的不同生物学特性对表观遗传修饰的调控规律是什么。相信，随着表观遗传学研究及相关技术手段的迅速发展，其分子机制的揭示将有助于更好地理解如何将表观遗传学信息纳入组织工程中细胞的调控，以及研制具有特定表观遗传调控作用的生物材料。江小霞，王常勇表观遗传学与组织工程生命科学，基金国家自然科学基金项目国家重点研发计划。摘要表观遗传，特别是组蛋白和的去乙酰化以及染色质凝聚和核尺寸减小，从而抑制基因表达，。机械刺激，如压缩拉伸和流体剪应力，能诱发核变形和组蛋白修饰的变化。细胞可以感知垂直于其扩散轴的力量，类似于拓扑结构引导细胞伸长，其中核的方向和变形由侧向压缩力调节。垂直于基体导向的单轴机械力不仅会导致核形状和方向的变化，也会导致活性降低，伴随组蛋白乙酰化增加。同样，关于流体剪切压力，当流动方向垂直于拓扑结构时，能观察到迁移方向显著改变和迁移曲折性增加。因此，与细胞伸长相似，垂直于底物拓扑结构的外力可导致活性降低和组蛋白乙酰化增加。拓扑结构，包括形状尺寸微观结构或纳米结构以及维材料，是材料细胞相互作用中研究较多的因素之。拓扑结构能指导细胞变成长形，导致组蛋白乙酰化和甲基化全面增加，从而促进重编程和分化。拓扑结构能引导细