1、DNA：生命的蓝图
- 基因序列： DNA分子上携带了遗传信息，这些信息以特定的序列排列，编码了蛋白质的合成信息。
- 转录模板： DNA序列通过转录过程生成mRNA分子，mRNA分子携带了合成蛋白质所需的遗传信息。
2、表观遗传组：基因表达的调控者
表观遗传修饰是指不改变DNA序列，却能影响基因表达的修饰。这些修饰可以影响染色质结构、基因转录等多个层面，从而影响mRNA的产生和翻译过程。
- 染色质结构调控：
- 染色质开放性： 表观遗传修饰可以通过改变染色质的结构，使其变得更加开放或紧密。开放的染色质结构有利于转录因子、RNA聚合酶等蛋白的结合，从而促进基因转录，产生更多的mRNA。
- 核小体定位： 核小体的定位会影响基因的表达。表观遗传修饰可以通过改变核小体的定位，影响基因的转录活性。
- 转录调控：
- 启动子甲基化： 启动子区域的DNA甲基化通常会抑制基因转录，从而减少mRNA的产生。
- 增强子活性： 增强子区域的表观遗传修饰可以影响增强子的活性，进而影响基因的转录水平。
- 非编码RNA： 长非编码RNA（lncRNA）等非编码RNA可以通过与染色质、转录因子等相互作用，调控基因的转录，从而影响mRNA的产生。
- mRNA稳定性与降解：
- mRNA的修饰： mRNA上的化学修饰，如甲基化、腺苷酸甲基化等，可以影响mRNA的稳定性、定位和翻译效率。
- RNA结合蛋白： 表观遗传修饰可以通过影响RNA结合蛋白的招募，从而影响mRNA的稳定性和降解速率。
3、mRNA翻译：蛋白质合成的关键步骤
- 遗传密码： mRNA分子上的核苷酸序列按照特定的密码子组合，编码氨基酸的顺序。
- 核糖体： 核糖体读取mRNA上的密码子，将相应的氨基酸连接起来，形成蛋白质。
三者之间的关系总结
- DNA是基础： DNA序列提供了合成蛋白质的蓝图。
- 表观遗传组是调控者： 表观遗传修饰通过影响染色质结构、转录过程等，调控基因的表达水平，从而影响mRNA的产生。
- mRNA是中间产物： mRNA将DNA上的遗传信息传递给核糖体，指导蛋白质的合成。
形象比喻：
我们可以把DNA比作一本菜谱，表观遗传修饰比作厨师，mRNA比作按照菜谱制作的菜肴，而蛋白质就是最终的成品。厨师（表观遗传修饰）可以通过各种方式（如添加调料、改变烹饪方式）来影响菜肴（蛋白质）的口味和品质，但菜谱（DNA）本身并不会改变。
三者关系具体到细胞内的位置，主要发生在：
- 细胞核：
- DNA复制、转录发生在细胞核内。
- 大部分的表观遗传修饰也发生在细胞核内，如DNA甲基化、组蛋白修饰等。
- 细胞质：
- mRNA的翻译发生在细胞质中的核糖体上。
- 一些RNA的修饰和降解也发生在细胞质中。
- 线粒体：
- 线粒体具有自己的DNA和蛋白质合成系统，其基因表达也受到表观遗传修饰的影响。
NAD+在三者关系中的作用
NAD+（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）是一种重要的辅酶，在细胞能量代谢中扮演着核心角色。除了提供能量，NAD还参与了许多细胞过程，包括DNA修复、表观遗传调控和蛋白质合成。
NAD+在DNA、表观遗传组和mRNA翻译中的具体作用：
1、DNA修复
- PARP依赖性DNA修复： 多聚ADP-核糖聚合酶（PARP）是DNA修复的关键酶。PARP利用NAD+作为底物，合成聚ADP-核糖链，从而招募其他修复蛋白到DNA损伤部位，启动DNA修复过程。
- 碱基切除修复： NAD+也参与碱基切除修复途径，为修复酶提供能量。
2、表观遗传调控
- 组蛋白修饰： NAD+是组蛋白去乙酰化酶SIRT家族的辅酶。SIRT蛋白通过去除组蛋白上的乙酰基，改变染色质结构，进而影响基因表达。
- DNA甲基化： 有研究表明，NAD+水平的变化可能影响DNA甲基化水平，从而影响基因表达。
3. mRNA翻译
- 能量供应： NAD+参与氧化磷酸化，产生ATP，为蛋白质合成提供能量。
- 翻译后修饰： NAD+参与一些蛋白质的翻译后修饰，如ADP-核糖基化，影响蛋白质的活性。