在基因组中，除了DNA和RNA序列外，还有许多调控基因的信息。它们本身不改变基因序列，但通过基因修饰、蛋白质与蛋白质、DNA及其他分子的相互作用，影响和调节遗传基因的功能与特性，并通过细胞分裂和增殖周期影响遗传。这就是表观遗传学（epigenetics），又称实验遗传学、化学遗传学、特异性遗传学、后遗传学、表遗传学和基因外调节系统。它是生命科学中一个普遍且重要的新兴研究领域，不仅对基因表达、调控和遗传有重要作用，而且在肿瘤、免疫等许多疾病的发生和防治中具有重大意义。近年来，表观遗传学取得了突出进展，具有广泛而深刻的研究和应用前景。

上周出版的《Science》杂志以表观遗传学为核心展开专题介绍，包括一篇介绍性文章、两篇观察文章和三篇评论性文章。Guy Riddihough和Laura M. Zahn首先介绍了“表观遗传学是什么”，指出表观遗传学是关于区别于DNA序列改变的基因表达可遗传变化的研究。多细胞有机体的细胞名义上拥有相同的DNA序列，但表现出不同的表型，这种记录发育和环境线索的非遗传性细胞记忆正是表观遗传学的基础。

表观遗传改变对生物体各种细胞类型的发育与分化具有关键作用，在正常细胞过程（如雌性哺乳动物X染色体失活和酵母中配对型位点的沉默）中也发挥重要作用。然而，表观遗传状态可能受环境影响或衰老干扰，癌症及其他疾病发生过程中的表观遗传变化需要更深入的研究。

近期国内外在表观遗传学研究方面取得了相关进展。例如，中国科学院上海生命科学研究院生化与细胞所、同济大学生命科学与技术学院信号与疾病研究实验室等机构的研究人员发现，进化过程中的单一氨基酸替换增强了哺乳动物Dnmt3b甲基化基因组DNA的能力。DNA甲基转移酶Dnmt3a和Dnmt3b是负责基因组起始性DNA甲基化的旁系同源蛋白，在表观遗传调控中起重要作用。尽管它们具有较高的同源性，但体内功能不同。在小鼠中，敲除Dnmt3b导致胚胎致死，并观察到全基因组及各种重复序列DNA的低甲基化；而Dnmt3a基因敲除小鼠出生后约四周死亡，无明显全基因组DNA低甲基化。因此，研究Dnmt3a和Dnmt3b的序列演化与功能改变的关系，不仅能加深对DNA甲基化这一重要表观遗传调控机制的理解，还有助于回答进化过程中氨基酸替换和自然选择如何影响蛋白质功能这一重要理论问题。最新研究表明，Dnmt3a和Dnmt3b起源于脊椎动物产生时期附近的一次基因倍增事件，但哺乳动物Dnmt3b甲基化染色体DNA的能力显著高于Dnmt3a及非哺乳动物的Dnmt3b。后续序列比对和氨基酸突变实验表明，一个仅在哺乳动物Dnmt3b中存在的单一氨基酸替换I662N决定了其较高的甲基化染色体DNA的能力。

此外，密歇根大学医学院病理学系和生物化学系的研究人员发现了组蛋白研究中一种重要组蛋白乙酰转移酶复合物的调控机制，该成果发表在《Molecular Cell》杂志上。尽管已获得一些MOF调控方面的研究成果，但在高等真核生物中，科学家们对MOF的调控机制和模式仍不清楚。在这篇文章中，研究人员在两组进化上保守的不同复合物——MSL和MOF-MSL1v1中分析了MOF的乙酰转移酶活性。研究小组发现，虽然这两种MOF复合物在组蛋白H4K16的活性方面存在较小差异，但在对底物p53这种非组蛋白的作用活性方面却存在极大差异。进一步研究证明，MOF-MSF1v1是无论体内还是体外实验中p53靶基因获得最佳转录活性的必需因子。这些结果提出了一种新型作用模型：两个MOF复合物能与其它组蛋白修饰活性因子一起调控转录活性的不同阶段。