DNA甲基化演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有48頁\編輯于星期日明星熊貓——“滾滾”2現(xiàn)在是2頁\一共有48頁\編輯于星期日為什么熊貓是黑白的？——基因決定命運(yùn)現(xiàn)在是3頁\一共有48頁\編輯于星期日

1942年，ConradHalWaddington提出表觀遺傳學(xué)(Epigenetics)的概念，以此解釋物種的內(nèi)在基因與外觀表現(xiàn)之間的關(guān)系?；蛐蛄?Genotype)的改變可能導(dǎo)致功能及表型(Phenotype)的改變?；蛐屯ㄟ^一些“偶然的、不確定的機(jī)制”決定了不同的表型?！锏牟煌卣魍耆S機(jī)獲得現(xiàn)在是4頁\一共有48頁\編輯于星期日Waddington'sepigenetics基因型表型現(xiàn)在是5頁\一共有48頁\編輯于星期日Waddington'sepigenetics基因型表型現(xiàn)在是6頁\一共有48頁\編輯于星期日DNA雙螺旋現(xiàn)在是7頁\一共有48頁\編輯于星期日基因的結(jié)構(gòu)基因表達(dá)受多種因素調(diào)控現(xiàn)在是8頁\一共有48頁\編輯于星期日

現(xiàn)代表觀遺傳學(xué)概念：基因的DNA序列不發(fā)生改變的情況下，基因的表達(dá)水平與功能發(fā)生改變，并產(chǎn)生可遺傳的表型——生物的不同特征由基因定向調(diào)控表觀遺傳學(xué)的現(xiàn)象（基因表達(dá)的調(diào)控方式）：DNA甲基化

表觀遺傳學(xué)的核心（最初始的調(diào)控方式）組蛋白修飾MicroRNAGenomicimprinting現(xiàn)在是9頁\一共有48頁\編輯于星期日真核生物基因表達(dá)調(diào)控層次：1、DNA水平調(diào)節(jié)2、轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)3、轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)節(jié)4、翻譯水平調(diào)節(jié)5、翻譯后加工的調(diào)節(jié)DNA轉(zhuǎn)錄初產(chǎn)物RNAmRNA蛋白質(zhì)前體mRNA降解物活性蛋白質(zhì)DNA水平調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)節(jié)翻譯調(diào)節(jié)mRNA降解的調(diào)節(jié)翻譯后加工的調(diào)節(jié)核細(xì)胞質(zhì)DNA甲基化現(xiàn)在是10頁\一共有48頁\編輯于星期日DNAmethylation的定義

DNAmethylation是唯一發(fā)生在哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)DNA合成后的修飾作用,是調(diào)節(jié)基因表達(dá)的機(jī)理之一。

DNA甲基化能關(guān)閉某些基因的活性，去甲基化則誘導(dǎo)了基因的重新活化和表達(dá)。DNA甲基化能引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、DNA構(gòu)象、DNA穩(wěn)定性及DNA與蛋白質(zhì)相互作用方式的改變，從而控制基因表達(dá)?，F(xiàn)在是11頁\一共有48頁\編輯于星期日現(xiàn)在是12頁\一共有48頁\編輯于星期日DNAmethylation的定義在甲基轉(zhuǎn)移酶（DMNT）的催化下，DNA的CG兩個(gè)核苷酸中的胞嘧啶（Cytosine）被選擇性地添加甲基，形成5-甲基胞嘧啶（5-mC），這常見于基因的5‘-CG-3’序列DNA甲基化主要形成5-mC和少量的N6-甲基嘌呤（N6-mA）及7-甲基鳥嘌呤（7-mG）現(xiàn)在是13頁\一共有48頁\編輯于星期日結(jié)構(gòu)基因中廣泛存在著相鄰的兩個(gè)CG，其中胞嘧啶的5位碳原子通常被甲基化,且兩個(gè)甲基集團(tuán)在DNA雙鏈大溝中呈特定三維結(jié)構(gòu)（CpG）現(xiàn)在是14頁\一共有48頁\編輯于星期日CpG島（cpgisland）結(jié)構(gòu)基因組中70%～90%的獨(dú)立CpG都被甲基化,未甲基化的CpG成簇地聚集形成CpG島主要位于結(jié)構(gòu)基因的啟動(dòng)子和第一外顯子區(qū)域，約有60％以上基因的啟動(dòng)子含有CpG島。

—是結(jié)構(gòu)基因啟動(dòng)子的核心序列和轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)

現(xiàn)在是15頁\一共有48頁\編輯于星期日CPGisland的功能：通過甲基化與去甲基化，調(diào)控下游基因的表達(dá)——基因表達(dá)的調(diào)控開關(guān)現(xiàn)在是16頁\一共有48頁\編輯于星期日DNAmethylation的生物學(xué)功能在發(fā)育和分化中調(diào)控基因的表達(dá)；特征性表型基因的表達(dá)（膚色、毛發(fā)）

X染色體的失活（X-inactivation）

現(xiàn)在是17頁\一共有48頁\編輯于星期日現(xiàn)在是18頁\一共有48頁\編輯于星期日DNA甲基化生物學(xué)作用IAP:intracisternalAparticle去甲基化：灰鼠基因（agouti）僅微量表達(dá)甲基化：基因超量表達(dá)現(xiàn)在是19頁\一共有48頁\編輯于星期日X染色體的失活（X-inactivation）

生長發(fā)育過程中，雌性哺乳類動(dòng)物細(xì)胞中的兩條X染色體其中一條失去活性的現(xiàn)象。避免因擁有兩條X染色體而產(chǎn)生雙倍的基因產(chǎn)物，保持和雄性動(dòng)物X染色體數(shù)量及功能上的一致性。現(xiàn)在是20頁\一共有48頁\編輯于星期日X染色體上存在一個(gè)與X染色體失活有密切聯(lián)系的核心部位。核心區(qū)命名位X染色體失活中心（X-chormosomeinactivationcenter，Xic），其定位在人Xq13區(qū)（Barr氏小體濃縮部位）。研究發(fā)現(xiàn)失活的染色體上DNA序列都呈高度甲基化，導(dǎo)致絕大多數(shù)基因轉(zhuǎn)錄處于關(guān)閉狀態(tài)?，F(xiàn)在是21頁\一共有48頁\編輯于星期日X-chromosomeinactivation雌性家貓的一條X染色體完全失去活性RainbowCopyCatAllieX染色體失活現(xiàn)在是22頁\一共有48頁\編輯于星期日影響DNAmethylation的調(diào)控因素DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMT)的活性哺乳動(dòng)物體內(nèi)有三種DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶：Dnmt1、Dnmt3a和Dnmt3b。DNMT1---持續(xù)性DNA甲基轉(zhuǎn)移酶；與甲基化相關(guān)，缺乏引起基因組低甲基化，染色體缺失、重排、突變畸形DNMT3a、DNMT3b---從頭甲基轉(zhuǎn)移酶；與去甲基化相關(guān)，在胚胎干細(xì)胞和早期胚胎中高度表達(dá)，缺乏引起胚胎死亡，在腫瘤組織中廣泛高表達(dá)現(xiàn)在是23頁\一共有48頁\編輯于星期日SCIENCEVOL30018APRIL2003現(xiàn)在是24頁\一共有48頁\編輯于星期日正常小鼠(Dnmt1+/+)

——陽性對(duì)照DNM1酶缺乏小鼠模型(Dnmt1chip/–)——實(shí)驗(yàn)組Embryonicstem(ES)

細(xì)胞(Dnmt1–/–)——陰性對(duì)照現(xiàn)在是25頁\一共有48頁\編輯于星期日

Dnmt1chip/–小鼠Dnmt1酶的表達(dá)量明顯減少，大約為正常小鼠的10%現(xiàn)在是26頁\一共有48頁\編輯于星期日Dnmt1chip/–小鼠體重僅為正常小鼠66%80%的小鼠在4-8個(gè)月內(nèi)產(chǎn)生T細(xì)胞性淋巴瘤現(xiàn)在是27頁\一共有48頁\編輯于星期日c-myc癌基因在Dnmt1chip/–小鼠中異常高表達(dá)現(xiàn)在是28頁\一共有48頁\編輯于星期日影響DNAmethylation的調(diào)控因素組蛋白的甲基化真核生物的組蛋白N末端或C末端氨基酸殘基可生乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化等共價(jià)修飾，并影響基因轉(zhuǎn)錄。H3K9的甲基化與DNA的甲基化在基因的沉默機(jī)制中具有協(xié)同作用

H3K4的甲基化拮抗DNA甲基化所產(chǎn)生的基因沉默現(xiàn)在是29頁\一共有48頁\編輯于星期日影響DNAmethylation的調(diào)控因素RNA干擾一般認(rèn)為RNA干擾(RNAi)是正常生物體內(nèi)抑制特定基因表達(dá)的一種現(xiàn)象——翻譯、轉(zhuǎn)錄后水平siRNA指導(dǎo)DNA甲基化(RdDM)現(xiàn)象證實(shí)：siRNA可以通過DNA甲基轉(zhuǎn)移酶Dnmt1和Dnmt3b介導(dǎo)DNA甲基化——DNA水平現(xiàn)在是30頁\一共有48頁\編輯于星期日DNAmethylationandOncology現(xiàn)在是31頁\一共有48頁\編輯于星期日正常生物DNA甲基化

DNA甲基化始發(fā)于胚胎早期，隨著組織細(xì)胞分化發(fā)育，基因組DNA經(jīng)歷了去甲基化、區(qū)域性的重新甲基化以及組織特異基因選擇性的去甲基化的過程。最后，這種DNA甲基化模式就相對(duì)穩(wěn)定下來?，F(xiàn)在是32頁\一共有48頁\編輯于星期日腫瘤組織的DNA甲基化腫瘤中普遍存在DNA甲基化狀態(tài)的改變，其特點(diǎn)是總體的甲基化水平降低與局部的甲基化水平升高。低甲基化可誘導(dǎo)原癌基因和轉(zhuǎn)座子成分活化，基因印跡缺失以及染色體不穩(wěn)定性增加，最終誘發(fā)腫瘤在整體低甲基化的水平下，某些抑癌基因發(fā)生高甲基化，導(dǎo)致基因沉默，對(duì)腫瘤抑制能力低下現(xiàn)在是33頁\一共有48頁\編輯于星期日現(xiàn)在是34頁\一共有48頁\編輯于星期日DNA甲基化與腫瘤的關(guān)系腫瘤細(xì)胞的特征：癌基因低甲基化——被激活；抑癌基因高甲基化——被沉默甲基化水平與腫瘤生物學(xué)特性密切相關(guān)，DNA甲基化水平越低，染色體越容易發(fā)生功能異常，腫瘤的浸潤能力就越高，臨床分期也愈晚現(xiàn)在是35頁\一共有48頁\編輯于星期日常見易被甲基化的抑癌基因與修復(fù)基因及其作用基因基因沉默對(duì)腫瘤的意義腫瘤類型APC對(duì)細(xì)胞增殖、遷移、粘附、骨架重組及染色質(zhì)穩(wěn)定性失去調(diào)節(jié)作用乳腺癌、肺癌、食管癌、結(jié)腸癌、胃癌、胰、肝癌BRCA1與DNA修復(fù)與轉(zhuǎn)錄激活有關(guān)乳腺癌、卵巢癌

CDKN2A/p16周期素依賴性蛋白激酶抑制劑GIT、頭與頸部瘤、NHL、肺癌DAPK1鈣/鈣調(diào)素-依賴的絲氨酸/蘇氨酸磷酸化酶;凋亡抑制肺癌E-cadherin增強(qiáng)增殖、侵襲與轉(zhuǎn)移乳腺癌、甲狀腺癌、胃癌ER激素抵抗乳腺癌、前列腺癌GSTP1失去對(duì)致癌物活性代謝產(chǎn)物的解毒作用前列腺癌、乳腺癌、腎癌hMLH1缺損DNA錯(cuò)配修復(fù),基因點(diǎn)突變結(jié)腸癌、胃癌、子宮內(nèi)膜瘤、卵巢癌MGMTp53-相關(guān)基因，與DNA修復(fù)及耐藥性有關(guān)肺癌、腦瘤P15細(xì)胞的過度激活與增殖非白血性白血病、淋巴瘤、鱗狀細(xì)胞癌、肺癌RASSF1A失去了對(duì)G1/S負(fù)調(diào)控抑制作用肺癌、乳腺癌、卵巢癌、腎癌、鼻咽癌Rb不能抑制DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂必需的基因轉(zhuǎn)錄成視網(wǎng)膜細(xì)胞瘤、少突神經(jīng)膠質(zhì)(細(xì)胞)瘤VHL錯(cuò)誤的降解RNA結(jié)合蛋白質(zhì)，改變RNA穩(wěn)定性腎細(xì)胞癌縮寫:APC,adenomatouspolyposiscoli;BRCA1,breastcancer1;CDKN2A/p16,cyclin-dependentkinase2A;DAPK1,death-associatedproteinkinase1;ER,estrogenreceptor;GSTP1,glutathioneS-transferasePi1;hMLH1,MutLhomologue1;MGMT,O-6methylguanine-DNAmethyltransferase;RASSF1A,Rasassociationdomainfamilymember1;Rb,retinoblastoma;VHL,vonHippel-Lindau;GIT,gastrointestinaltract;NHL,non-Hodgkin’slymphoma.現(xiàn)在是36頁\一共有48頁\編輯于星期日有學(xué)者研究認(rèn)為,DNA甲基化是繼基因結(jié)構(gòu)變異即突變和缺失之后的第3種抑癌基因失活機(jī)制。CpG島保護(hù)因子缺乏

DNMT3高表達(dá)和DNMT復(fù)合體調(diào)控障礙

復(fù)制周期時(shí)間錯(cuò)誤DNA甲基化導(dǎo)致遺傳不穩(wěn)定性。MilutinovicS,DNAmethyltransferaseinhibitioninducesthetranscriptionofthetumorsuppressorp21(WAF1/CIP1/sdi1)[J].JBiolChem,2000,275(9):6353-6359.現(xiàn)在是37頁\一共有48頁\編輯于星期日DNAmethylation的應(yīng)用前景腫瘤的早期診斷基因啟動(dòng)子區(qū)域的CpG島甲基化能沉默基因轉(zhuǎn)錄，在正常細(xì)胞中是一種調(diào)節(jié)基因表達(dá)的手段。然而抑癌基因發(fā)生異常甲基化是在腫瘤早期就發(fā)生而且一直進(jìn)行的，導(dǎo)致惡性腫瘤表型的表達(dá)現(xiàn)在是38頁\一共有48頁\編輯于星期日DNAmethylation的應(yīng)用前景現(xiàn)在是39頁\一共有48頁\編輯于星期日現(xiàn)在是40頁\一共有48頁\編輯于星期日DNAmethylation的應(yīng)用前景Kuester報(bào)道在88.19%(24/27)食管Barrett’s化生病例和100%(13/13)的上皮內(nèi)瘤變病例中檢測到MGMT基因異常甲基化，提示MGMT甲基化是食管腺癌早期頻繁發(fā)生的事件。Kelavkar等發(fā)現(xiàn)ALDX15基因在前列腺上皮內(nèi)瘤變、前列腺癌中以異常甲基化存在；而在正常前列腺細(xì)胞系中是以非甲基化狀態(tài)存在，說明其異常甲基化與前列腺癌的發(fā)生關(guān)系密切。1.KUESTERD,etal.SilencingofMGMTexpressionbypromoterhypermethylationinthemetaplasia-dysplasia-carcinomasequenceofBarrett’sesophagus.CancerLett,2009,275(1):117-126.2.KELAVKARP,etal.DNAmethylationparadigmshift:15-Lipoxygenase-1upregulationinprostaticintraepithelialneoplasiaandprostatecancerbyatypicalpromoterhypermethylation.ProstaglandinsOtherLipidMediat,2007,82(1-4):185-197.現(xiàn)在是41頁\一共有48頁\編輯于星期日DNAmethylation的應(yīng)用前景優(yōu)點(diǎn)：DNA甲基化檢測具有早期、無創(chuàng)、快捷、靈敏度高等特點(diǎn)。（血液、粘膜上皮標(biāo)本）缺點(diǎn)：特異性不足現(xiàn)在是42頁\一共有48頁\編輯于星期日DNAmethylation的應(yīng)用前景腫瘤的預(yù)后分析甲基化改變與腫瘤分級(jí)、分期有明顯的相關(guān)性。RASSF1A甲基化在低分化肺癌中比在高分化中更常見在結(jié)直腸癌Dukes分期C和D的病例中CDKN2A,p16的甲基化率比A和B期的增高DASPM,DNAmethylationandcancer.JClinOncol,2004,22(22):4632-4642現(xiàn)在是43頁\一共有48頁\編輯于星期日DNAmethylation的應(yīng)用前景DNA異常甲基化可促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移乳腺癌中CyclinD2,RAR-β,Twist,RASSF1A和HIN-1的甲基化改變與淋巴結(jié)、骨、腦、肺轉(zhuǎn)移有關(guān)MEHROTRAJ,etal.Veryhighfrequencyofhypermethylatedgenesinbreastcancermetastasistothebone,brain,andlung.ClinCancerRes,2004,10(9):3104-3109.現(xiàn)在是44頁\一共有48頁\編輯于星期日DNAmethylation的應(yīng)用前景甲基化可作為腫瘤復(fù)發(fā)的獨(dú)立預(yù)測因子?？谇击[狀細(xì)胞癌時(shí)存在RECK基因甲基化的患者復(fù)發(fā)率明顯增高甲基化影響生存期膀胱癌中APC,GSTP1和TIG1基因發(fā)生異常甲基化時(shí),患者存活時(shí)間明顯縮短LONGNK,etal.HypermethylationoftheRECKgenepredictspoorprognosisinoralsquamouscellcarcinomas[J].OralOncol