表觀遺傳學(xué)是指在不改變DNA序列的情況下，通過(guò)化學(xué)修飾來(lái)調(diào)控基因表達(dá)的一系列機(jī)制。這些變化可以影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、DNA可及性和轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合能力，進(jìn)而調(diào)節(jié)基因活性。主要的表觀遺傳學(xué)機(jī)制有以下幾個(gè)方面：
1. DNA甲基化：這是最常見(jiàn)的表觀遺傳學(xué)改變之一。在哺乳動(dòng)物中，通常發(fā)生在胞嘧啶-鳥(niǎo)嘌呤二核苷酸（CpG）島上的胞嘧啶上。DNA甲基轉(zhuǎn)移酶將甲基團(tuán)添加到這些位點(diǎn)，導(dǎo)致基因沉默或降低其表達(dá)水平。甲基化模式可以被細(xì)胞分裂時(shí)的DNA復(fù)制機(jī)制繼承，從而保持子代細(xì)胞中相似的表觀遺傳狀態(tài)。
2. 組蛋白修飾：組蛋白是構(gòu)成染色質(zhì)的基本單位——核小體的核心蛋白質(zhì)。它們可以通過(guò)多種化學(xué)反應(yīng)（如乙酰化、甲基化、磷酸化等）被修飾，這些修飾可以改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)的開(kāi)放程度，影響基因轉(zhuǎn)錄過(guò)程。例如，組蛋白H3賴氨酸4位點(diǎn)的三甲基化通常與活躍轉(zhuǎn)錄相關(guān)聯(lián)，而賴氨酸9或27位點(diǎn)的三甲基化則往往抑制基因表達(dá)。
3. 非編碼RNA：一些小分子RNA（如miRNAs）能夠結(jié)合到mRNA上特定區(qū)域，阻止其翻譯成蛋白質(zhì)或者促進(jìn)其降解。此外，長(zhǎng)鏈非編碼RNA也可以通過(guò)與染色質(zhì)相互作用來(lái)調(diào)節(jié)目標(biāo)基因的活性。
4. 染色體重塑復(fù)合物：這類蛋白復(fù)合物可以通過(guò)滑動(dòng)、彈出或插入核小體等方式改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)，從而影響DNA可及性和轉(zhuǎn)錄因子等調(diào)控分子的結(jié)合能力。

這些表觀遺傳學(xué)機(jī)制在細(xì)胞分化、發(fā)育以及疾病發(fā)生中扮演著重要角色。例如，在癌癥研究領(lǐng)域，異常的表觀遺傳修飾模式被認(rèn)為是腫瘤發(fā)展的重要因素之一。因此，了解和干預(yù)這些過(guò)程對(duì)于臨床治療具有重要意義。