DNA甲基化修饰
DNA甲基化:DNA甲基化(DNA methylation)为DNA化学修饰的一种形式,能够在不改变DNA序列的前提下,改变遗传表现。所谓DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下,在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共价键结合一个甲基基团。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。
原理:DNA甲基化是最早被发现、也是目前研究最深入的表观遗传调控机制之一。广义上的DNA甲基化是指DNA序列上特定的碱基在DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase,DNMT)的催化作用下,以s一腺苷甲硫氨酸(S—adenosyl methionine,SAM)作为甲基供体,通过共价键结合的方式获得一个甲基基团的化学修饰过程。这种DNA甲基化修饰可以发生在胞嘧啶的C一5位、腺嘌呤的N一6位及鸟嘌呤的N一7位等位点。一般研究中所涉及的DNA甲基化主要是指发生在CpG二核苷酸中胞嘧啶上第5位碳原子的甲基化过程,其产物称为5—甲基胞嘧啶(5一mC),是植物、动物等真核生物DNA甲基化的主要形式,也是目前发现的哺乳动物DNA甲基化的唯一形式。DNA甲基化作为一种对稳定的修饰状态,在DNA甲基转移酶的作用下,可随DNA的复制过程遗传给新生的子代DNA,是一种重要的表观遗传机制。
CpG岛:在哺乳动物中,CpG序列在基因组中出现的频率仅有1%,远低于基因组中的其它双核苷酸序列,但在基因组的某些区域中,CpG序列密度很高,可以达均值的5倍以上,这种具有高密度的CpG二核苷酸的DNA区域形成了CpG岛。
相当多的文献已经证明,DNA甲基化影响人的器官发育,遗传性疾病以及肿瘤的发生和发展等过程,涉及的文献相当之多。 传统的观点,我们认为CpG岛的甲基化发挥着转录抑制的功能,转录因子(Transcription factors,TFs)经常结合在没有甲基化的DNA motifs,甲基化可以直接中断两者的结合,又或者通过MDBPs(methyl-CpG binding-domain proteins) 竞争性的结合DNA的甲基化区域(以序列依赖的形式)。