什么是DNA甲基化?

表觀遺傳學(xué)(Epigenetics)是指DNA序列不發(fā)生變化.但基因表達卻發(fā)生可遺傳的改變.包括DNA甲基化組蛋白修飾、染色體重塑和非編碼RNA調(diào)控等。DNA甲基化(DNA methylation)為DNA化學(xué)修飾的一種形式即在DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶的作用下,基因組CpG二核苷酸的胞嘧啶5碳位共價鍵結(jié)合一個甲基基團。

*DNA甲基化有哪些類型?

DNA甲基化反應(yīng)分為2種類型。一種是2條鏈均未甲基化的DNA被甲基化,稱為從頭甲基化(denovomethylation);另一種是雙鏈DNA的其中一條鏈已存在甲基化,另一條未甲基化的鏈被甲基化,這種類型稱為保留甲基化(maintenance methylation)。

*CpG島的概念、特征及功能

某些區(qū)域CpG序列的密度比平均密度高10~20倍.GC含量大于50%.長度大于200bp的區(qū)域.稱為CpG島。正常細(xì)胞中.CpG二核苷酸在人類基因組中占10%,包括散CpG和CpG 島。其中70-90%的散在CpG呈高甲基化狀態(tài).而大部分CpG 島中的CpG呈低甲基化狀態(tài)。CpG島主要位于結(jié)構(gòu)基因的啟子和外顯子區(qū)域約有60%以上基因的啟動子含有CpG島，人類基因組序列草圖分析結(jié)果表明.人類基因組CpG島約為28890個大部分染色體每1Mb就有5-15個CpG島,平均值為每Mb含10.5個CpG島.CpG島的數(shù)目與基因密度有良好的對應(yīng)關(guān)系。CpG島通過甲基化與去甲基化從而調(diào)控下游基因的表達

*DNA甲基化的生物學(xué)功能

DNA甲基化是最早發(fā)現(xiàn)的基因表觀修飾方式之一,在維持正常細(xì)胞功能、染色體結(jié)構(gòu)、X染色體失活、基因印記、胚胎發(fā)育過程、衰老以及疾病的發(fā)生中起著重要的作用，了解DNA甲基化的機制和功能以及在不同組織或不同個體中的差異將對人類健康與疾病研究產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

1 DNA甲基化與遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性

研究證明細(xì)菌DNA復(fù)制起始與DNA甲基化及DNA與細(xì)菌質(zhì)膜的相互作用有關(guān).DNA甲其化作為一種標(biāo)簽決定了復(fù)制起始點 控制了復(fù)制起始.使得DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂保持一致 DNA錯配修復(fù)是細(xì)胞增殖過程中糾正 DNA復(fù)制錯誤的重要手段，復(fù)制后雙鏈DNA在短期內(nèi)(數(shù)分鐘)保持半甲基化狀態(tài) 錯配修復(fù)系統(tǒng)從而能夠區(qū)分舊鏈與新鏈 為新鏈中摻入的錯誤堿基提供了分子標(biāo)記

2 DNA甲基化與基因表達調(diào)控

DNA甲基化為非編碼區(qū)(如內(nèi)含子等)的長期沉默提供了一種有效的抑制機制?；騿訁^(qū)域內(nèi)CpG位點的甲基化通過三種方式影響基因轉(zhuǎn)錄活性:DNA序列甲基化直接阻礙轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合:甲基CpG結(jié)合蛋白結(jié)合到甲其化CpG位點與其他轉(zhuǎn)錄抑制因子相互作用:染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的器集阻礙了轉(zhuǎn)錄因子與其調(diào)控序列的結(jié)合

3 DNA甲基化與胚胎發(fā)育

在胚胎發(fā)育的過程中基因組范圍內(nèi)的DNA甲基化水平會發(fā)生劇烈的改變 其中,改變尤為劇烈的是配子形成期與早期胚胎發(fā)育階段。錯誤甲其化模式的建立可能會引起人類疾病.如脆性X染色體綜合征，

4 DNA甲基化與腫瘤發(fā)生

腫瘤中普遍存在DNA甲其化狀態(tài)的改變 其特點是總體甲基化水平的降低與局部甲其化水平的升高。在腫瘤細(xì)胞中 癌基因處于低甲其化狀態(tài)而被激活 抑癌其因處于高甲其化狀態(tài)而被抑制。