DNA甲基化.doc

DNA甲基化DNA甲基化DNA甲基化DNA甲基化DNA甲基化（DNAmethylation)是最早发现的修饰途径之一,大量研究表明，DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。含义：在甲基转移酶的催化下，DNA的CG两个核苷酸的胞嘧啶被选择性地添加甲基，形成5－甲基胞嘧啶，这常见于基因的5'—CG—3’序列。大多数脊椎动物基因组DNA都有少量的甲基化胞嘧啶，主要集中在基因5’端的非编码区，并成簇存在.甲基化位点可随DNA的复制而遗传，因为DNA复制后,甲基化酶可将新合成的未甲基化的位点进行甲基化。DNA的甲基化可引起基因的失活，DNA甲基化导致某些区域DNA构象变化,从而影响了蛋白质与DNA的相互作用，甲基化达到一定程度时会发生从常规的B-DNA向Z-DNA的过渡，由于Z—DNA结构收缩，螺旋加深，使许多蛋白质因子赖以结合的原件缩入大沟而不利于转录的起始,导致基因失活。另外，序列特异性甲基化结合蛋白（MBD/MeCP）可与启动子区的甲基化CpG岛结合,阻止转录因子与启动子作用，从而阻抑基因转录过程。DNA甲基化主要形成5－甲基胞嘧啶（5-mC）和少量的N6—甲基腺嘌呤（N6—mA)及7－甲基鸟嘌呤（7—mG）结构基因：含有很多CpG结构，2CpG和2GPC中两个胞嘧啶的5位碳原子通常被甲基化，且两个甲基集团在DNA双链大沟中呈特定三维结构.基因组中60％～90％的CpG都被甲基化，未甲基化的CpG成簇地组成CpG岛，位于结构基因启动子的核心序列和转录起始点。有实验证明超甲基化阻遏转录的进行.DNA甲基化可引起基因组中相应区域染色质结构变化，使DNA失去核酶＆ouml;限制性内切酶的切割位点，以及DNA酶的敏感位点，使染色质高度螺旋化，凝缩成团，失去转录活性.5位C甲基化的胞嘧啶脱氨基生成胸腺嘧啶(C-T转换),由此可能导致基因置换突变,发生碱基错配,如果在细胞分裂过程中不被纠正，就会诱发遗传病或癌症.酶的分类:动物中DNA甲基转移酶有两种:1）DNMT1，持续性DNA甲基转移酶-—作用于仅有一条链甲基化的DNA双链，使其完全甲基化,可参与DNA复制双链中的新合成链的甲基化，DNMT1可能直接与HDAC（组蛋白去乙酰基转移酶）联合作用阻断转录；2）DNMT3a、移酶可能参与细胞生长分化调控,其中DNMT3b在肿瘤基因甲基化中起重要作用。去甲基化有两种方式：1）被动途径:由于核因子NF粘附甲基化的DNA，使粘附点附近的DNA不能被完全甲基化，从而阻断DNMT1的作用;2）主动途径：是由去甲基酶的作用,将甲基基团移去的过程。在DNA甲基化阻遏基因表达的过程中，甲基化CpG粘附蛋白起着重要作用.虽然甲基化DNA可直接作用于甲基化敏感转录因子E2F、CREB、AP2、CMyc&ouml；Myn、NF2KB、Cmyb、Ets，使它们失去结合DNA的功能从而阻断转录，但是,甲基化CpG粘附分子可作用于甲基化非敏感转录因子（SP1、CTF、YY1）,使它们失活，从而阻断转录。人们已发现5种带有恒定的甲基化DNA结合域（MBD）的甲基化CpG粘附蛋白。其中MECP2、MBD1、MBD2、MBD3参与甲基化有关的转录阻遏；MBD1有糖基转移酶活性，可将T从错配碱基对T&ouml；G中移去,MBD4基因的突变还与线粒体不稳定的肿瘤发生有关。在MBD2缺陷的小鼠细胞中,不含MECP1复合物，不能有效阻止甲基化基因的表达。这表明甲基化CpG粘附蛋白在DNA甲基化方式的选择，以及DNA甲基化与组蛋白去乙酰化、染色质重组相互联系中的有重要作用。哺乳动物一生中DNA甲基化水平经历2次显著变化，第一次发生在受精卵最初几次卵裂中，去甲基化酶清除了DNA分子上几乎所有从亲代遗传来的甲基化标志；第二次发生在胚胎植入子宫时,一种新的甲基化遍布整个基因组,甲基化酶使DNA重新建立一个新的甲基化模式。细胞内新的甲基化模式一旦建成，即可通过甲基化以“甲基化维持"的形式将新的DNA甲基化传递给所有子细胞DNA分子。1概述DNA中碱基的化学修饰近年来一直是生命科学领域研究的热点之一。其中，胞嘧啶第5位碳原子上的甲基化动态修饰研究得较为深入。早在上世纪中叶，科学家就发现DNA胞嘧啶可以被甲基化修饰,修饰之后的碱基称为“5-甲基胞嘧啶（5-methylcytosine）”,简称为5mC。后来，又陆续发现了发生在同一个碳原子上的其它修饰，并且这些修饰之间可以相互转化（如图1所示）。图1(本图取自Wu,H.andY.Zhang，ReversingDNAmethylation:mechanisms，genomics，andbiologicalfunctions。Cell，2014。156(1-2）:p.45—68）如上图所示