..........學(xué)習(xí).資料.DNA甲基化爭(zhēng)論綜述ThesummarizeoftheresearchonDNAmethylation郭文媛〔生物技術(shù)1353227〕：DNA甲基化是真核生物表觀遺傳學(xué)中一種重要的基因表達(dá)調(diào)控方式，是一種酶催化的修飾過(guò)程。其是在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶催化下，將甲基基團(tuán)轉(zhuǎn)移到胞嘧啶的5位碳原子上，使之轉(zhuǎn)變成5-甲基胞嘧啶的化學(xué)二核苷酸的胞嘧啶上。大量相關(guān)爭(zhēng)論說(shuō)明，DNA甲基化與人類(lèi)疾病親熱相關(guān)。:Ansntcnfennakindofenzymecatalysismodificationprocess:referstothechemicalmodificationprocessofDNA

Itise，erflsoenmginto5-methylcytosine．Inhumansandothermammals，themodificationprocessusuallyoccursin5＇CpG-＇dinucleotidecytosine．AlargenumberofrelevantstudieshaveshownthatDNAmethylationiscloselyrelatedtohumandiseases．關(guān)鍵詞: Dnmt3b;基因沉默;DNA甲基化結(jié)合蛋白;人類(lèi)表觀基因組打算Keywords: DNAmethylation;Methyltransferase;Epigenetics;CpGisland;Dnmt1;Dnmt3a;Dnmt3b;GeneSilencing;MBD;humanepigenomeproject表觀遺傳學(xué)爭(zhēng)論的是不轉(zhuǎn)變DNA的一級(jí)構(gòu)造而轉(zhuǎn)變表型的一種基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制，主要包括DNA甲基化、組蛋白修飾、染色體重構(gòu)、RNA干擾等。DNA甲基化是重要的表觀遺傳修飾之一，在大多數(shù)真核生物中廣泛存在。DNA甲基化水平受到環(huán)境、疾病、年齡和性別等因素的影響，處于動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程中。不同的細(xì)胞、組織或個(gè)體之間，甚至同一細(xì)胞或個(gè)體的不同發(fā)育時(shí)期，其DNA甲基化狀態(tài)和程度都可能存有差異。2023年10月，人類(lèi)表觀基因組打算委員會(huì)正式宣布投資和啟動(dòng)人類(lèi)表觀基因組打算(humanepigenomeproject，HEP)HEP的主要目標(biāo)是爭(zhēng)論人類(lèi)全部基因在主要組織以及200多種細(xì)胞中正常和疾病狀態(tài)下的甲基化模式，并在基因組水平繪制不同組織正常和疾病狀態(tài)時(shí)的甲基化變異位點(diǎn)圖譜[4]，本文結(jié)合2023年至今DNA甲基化爭(zhēng)論文獻(xiàn)，綜述了DNA甲基化分布特點(diǎn)和與疾病關(guān)系等方面的爭(zhēng)論狀況。DNA甲基化DNA甲基化與DNA去甲基化DNA甲基化是表觀遺傳(Epigenetic)的一種重要表現(xiàn)方式，指在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNAmethyltransferase，DMT)的催化下，以s－腺苷甲硫氨酸(SAM)為甲基供體，將甲基轉(zhuǎn)移到特定堿基上的過(guò)程。DNA去甲基化也被稱(chēng)為DNA甲基化喪失(lossofDNAmethylation),即甲基基團(tuán)從胞嘧啶上消逝的過(guò)程。包含主動(dòng)去甲基化與被動(dòng)去甲基化2種模式。DNA甲基化分布DNA甲基化在生物體的分布并不是隨機(jī)的，而是呈現(xiàn)確定的規(guī)律性。除了一些轉(zhuǎn)錄沉默的基因5”5”和3”側(cè)翼區(qū)，DNA甲CpG的密度的降低會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)座子表達(dá)水平的上升和轉(zhuǎn)座活動(dòng)的加強(qiáng)。[1]DNA甲基化的序列依靠性DNA甲基化在不同序列組成中分布呈現(xiàn)確定的特點(diǎn)。ACGT序列中的胞嘧啶甲基化程度最低，GCGG序列中的胞嘧啶發(fā)生甲基化的可能性比ACGT高兩倍。胞嘧啶堿基一般會(huì)消滅在甲基化程度較低的CHGTACAG序列特征的DNA序列更簡(jiǎn)潔發(fā)生CHG【1】DNA甲基化的作用以哺乳動(dòng)物為代表。DNA甲基化調(diào)控胚胎的發(fā)育對(duì)哺乳動(dòng)物來(lái)說(shuō)，正確的DNA甲基化模式對(duì)其生育力氣和后代存活率是必不行少的。編程大事發(fā)生在胚胎植入前的發(fā)育時(shí)期異的甲基化模式的建立有關(guān)。精卵結(jié)合后，基因組即開(kāi)頭去甲基化，DNA甲基化水平在8細(xì)胞期時(shí)到達(dá)最低水平，在此之后甲基化被快速重建，在胚泡期(囊胚期)到達(dá)體細(xì)胞水平。DNA甲基化維持遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定爭(zhēng)論顯示基因本身甲基化可能對(duì)剪接有影響[5]CpG島與DNA甲基化CpG島的覺(jué)察CpG島最早是由Tykocinski和Max[16]覺(jué)察并定義的。指包含限制性切酶HpaⅡ結(jié)合位HpaTakai和Jones[18]將CpG島進(jìn)展了重的定義:長(zhǎng)度不小于500bpGC含量不小于55%CpG實(shí)際含量與期望含量之比不小于0.65。[2]CpG島甲基化與基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄起始CpG島在DNA組裝成核小體后不能啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。但是基因沉默和甲基化哪個(gè)先發(fā)生，這是始終在探討的問(wèn)題。Lock等早期的試驗(yàn)清楚地呈現(xiàn)了在失活的X染色體上的Hprt基因的甲基化發(fā)生在這條染色體失活之后。也就是說(shuō)，甲基化似乎充當(dāng)了一把“鎖”的功能來(lái)強(qiáng)化X相關(guān)基因之前的沉默狀態(tài)。他們認(rèn)為甲基化轉(zhuǎn)移酶對(duì)一種相當(dāng)短暫的細(xì)胞類(lèi)型的分化是必需的上似乎具有更大的作用。在癌細(xì)胞全基因組圍的爭(zhēng)論說(shuō)明，被多梳蛋白復(fù)合體沉默且含有CpG島啟動(dòng)子的基因相CpG島自身轉(zhuǎn)變認(rèn)為DNA甲基化的時(shí)間與甲基化作用能夠?yàn)楸碛^遺傳狀態(tài)添加額外穩(wěn)定的水平，出乎意料的是，在有些物種中不需要這些假設(shè)蠅和酵母。[5]甲基化轉(zhuǎn)移酶Dnmt1Dnmt1Dnmt1包含1573個(gè)氨基酸，其C端為保守的催化甲基化反響構(gòu)造域；Dnmt1主要是維持DNA的持續(xù)甲基化狀態(tài)，使DNA分子中未甲基化的那一條子鏈甲基化，從而保持子鏈與親鏈有完全一樣的甲基化形式，因此Dnmt1是一種維持甲基轉(zhuǎn)移酶。[6]Dnm3a和Dnm3bDnmt3Dnmt3a和Dnmt3bDNA甲基化的DNA鏈進(jìn)展甲基化;Dnmt3LDNA甲基化功能，但可調(diào)整Dnmt3a和Dnmt3b的活性，其氨基酸序列與Dnmt3a和Dnmt3b極其相像，但在C端區(qū)域缺少DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶活性所必需的相關(guān)物質(zhì)。[6]DNA甲基化結(jié)合蛋白甲基化信號(hào)由甲基化結(jié)合蛋白來(lái)轉(zhuǎn)譯集輔阻遏復(fù)合物例如組蛋白去乙?；?HistoneDeacetylase，HDAC)等建立沉默的染色質(zhì)，從而在DNA甲基化和基因沉默中起橋梁作用。目前，哺乳動(dòng)物中已鑒定出的甲基化結(jié)合蛋白有三類(lèi)，分別是:MBD(Methyl-CpG-BindingDomain)、Kaiso以及SRA(SetandRingfinger-associated)家族。[7]不同物種DNA甲基化狀況哺乳動(dòng)物在哺乳動(dòng)物中CpG以?xún)煞N形式存在:一種分散存在于DNA序列中；另一種呈現(xiàn)高度聚攏狀態(tài)，即CpG島。在正常組織里，70%～90%分散存在的CpG是被甲基化修飾的，而CpGCpG島序列的CpG二核苷酸相對(duì)稀有，并且總是處于甲基化狀態(tài)，與之相反，人類(lèi)基因組小為100～1000bp左右，富含CpG二核苷酸的CpG島則總是處于未甲基化狀態(tài)，而CpG島常位于轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)四周，與56%的人類(lèi)基因組編碼基因相關(guān)，因此基因非轉(zhuǎn)錄區(qū)CpG島的甲基化狀態(tài)的爭(zhēng)論就顯得格外重要。人CpG島約為28890個(gè)，大局部染色體每1Mb就有5～15個(gè)CpG島，平均每Mb含10.5個(gè)CpG島，并且CpG島的數(shù)目與基因密度有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。[5]無(wú)脊椎動(dòng)物在無(wú)脊椎動(dòng)物中，DNA甲基化主要發(fā)生于基因部，基因間區(qū)大局部未被甲基化，重復(fù)蜂中，含子的甲基化水平卻要顯著低于外顯子。[13]植物親本與雜交種之間存在的表型差異。Tsaftaris[19]等人對(duì)玉米雜交種和親本甲基化MSAP分析說(shuō)明，親本的甲基化程度明顯高于雜交種，由此認(rèn)為雜種優(yōu)勢(shì)可能與DNA甲基化程度降低有關(guān)。DNA甲基化還可以解釋作物之間的表型獨(dú)立特性。基因組DNA被甲基化修飾后，影響傳可直接傳遞給后代。非生物的逆境脅迫，如鹽，干旱，熱，抗生素等，都會(huì)引起甲基化水平的轉(zhuǎn)變。[8]疾病腫瘤全基因組的低甲基化及特定區(qū)域的高甲基化被認(rèn)為是腫瘤細(xì)胞中DNA甲基化的主要形式。據(jù)目前所知，人類(lèi)腫瘤的發(fā)生與原癌基因的激活及抑癌基因的失活相關(guān)，正常狀況下，態(tài)發(fā)生活化。最的高區(qū)分率全基因組爭(zhēng)論證明，DNA低甲基化與腫瘤中基因組高甲基化同時(shí)發(fā)生，只是通常在不同的序列上。腫瘤中個(gè)別CpG島的甲基化變化不僅對(duì)區(qū)域環(huán)境，而且對(duì)鄰近位點(diǎn)具有一個(gè)很高的依靠性。如前所述，在整個(gè)基因組持續(xù)低甲基化的過(guò)程中，局〔特別是抑癌基因的啟動(dòng)子的機(jī)制之一。[14]糖尿病最爭(zhēng)論說(shuō)明2型糖尿病〔T2DM〕是由遺傳因素和環(huán)境因素交互作用引起的簡(jiǎn)潔的多基因遺傳病。表觀遺傳在T2DM的發(fā)生中發(fā)揮著重要的作用，通過(guò)microRNA、DNA甲基化及組蛋白修飾等影響胰島β細(xì)胞的發(fā)育和分泌功能，降低機(jī)體對(duì)胰島素的敏感性，最終導(dǎo)致T2DM的發(fā)生。[9]心血管疾病雖然高血壓的發(fā)病機(jī)制尚未完全說(shuō)明DNA疾病相關(guān)。[10]老年退行性疾病DNA甲基化維持細(xì)胞功能、遺傳印記、基因表達(dá)的時(shí)空特異性中起重要作用。年齡相關(guān)的DNA甲基化轉(zhuǎn)變，涉及到老年個(gè)體中的代性疾病、心血管疾病、腫瘤等增齡性疾病的發(fā)生與進(jìn)展。[12]中樞神經(jīng)發(fā)育大量爭(zhēng)論顯示DNA甲基化在中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)發(fā)育中發(fā)揮了重要作用。不同種類(lèi)的DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(Dnmt)和DNA甲基結(jié)合蛋白(MBD)在CNS發(fā)育的不同階段發(fā)揮不同的作用。DNA甲基化促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元方向分化，抑制其向膠質(zhì)細(xì)胞分化。Dnmt和MBDDNA甲基化調(diào)整神經(jīng)發(fā)生和突觸的形成，參與學(xué)習(xí)記憶。星型膠質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)志物GFAP去甲基化促進(jìn)早期神經(jīng)上皮分化為星型膠質(zhì)細(xì)胞。[11]展望近年來(lái)，隨著DNA甲基化檢測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)展和完善，人們逐步生疏到差異性DNA甲已得到確定。目前人們正致力于爭(zhēng)論DNA甲基化與其他常見(jiàn)疾病(如心血管疾病、糖尿病等)的聯(lián)系，并取得很大進(jìn)展。這些進(jìn)展為臨床更好地生疏疾病的發(fā)生、進(jìn)展，解決治療上遇到的問(wèn)題開(kāi)拓了一條的道路。參考文獻(xiàn)：史玉杰等.DNA甲基化與基因表達(dá)調(diào)控爭(zhēng)論進(jìn)展.中國(guó)生物工程雜志，2023，33790-96凡時(shí)財(cái)?shù)?人類(lèi)基因組DNA甲基化數(shù)據(jù)分析的爭(zhēng)論現(xiàn)狀.中國(guó)科學(xué):生命科學(xué)2023年第45卷第5期450~459MurrellA，ＲakyanVK，BeckS．Fromgenometoepigenome．HumMolGenet，2023，14SpecNo1:Ｒ3-Ｒ10．許登高等.哺乳動(dòng)物CpG島甲基化爭(zhēng)論進(jìn)展.農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版294252～260，2023娜等.DNA甲基化的相關(guān)爭(zhēng)論進(jìn)展(綜述).醫(yī)學(xué)綜述2023年4月第21卷第8期鄒丹丹.DNA甲基化結(jié)合蛋白.第33卷第10期2023年10月環(huán)境化學(xué)永等.植物A.農(nóng)業(yè)科技，3〔：～王悅堯.DNA甲基化與2型糖尿病的爭(zhēng)論進(jìn)展.世界中西醫(yī)結(jié)合雜志2023年第10卷第8期瑞等.DNA甲基化修飾與原發(fā)性高血壓發(fā)病關(guān)聯(lián)的爭(zhēng)論.第27卷第5期 2023年5月生命科學(xué)肖小晶,唐含林.DNA甲基化在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中的爭(zhēng)論進(jìn)展.生理科學(xué)進(jìn)展2023年第45卷第5期亮澤.DNA甲基化與安康長(zhǎng)壽的爭(zhēng)論進(jìn)展.《中國(guó)老年保健醫(yī)學(xué)》雜志2023年第13卷第4期柳瑩唐永政.無(wú)脊椎動(dòng)物DNA甲基化爭(zhēng)論進(jìn)展2023,31(8):17-23 生物技術(shù)通報(bào)曾子奕.DNA甲基化與腫瘤的相關(guān)爭(zhēng)論.現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生2023年4月15日第31卷第7期表觀遺傳學(xué)上課心得郭文媛〔生物技術(shù)1353227〕第一