DNA甲基化功能汇总

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DNA甲基化在人类疾病中的作用

DNA甲基化在人类疾病中的作用

DNA甲基化在人类疾病中的作用DNA甲基化是指DNA分子上甲基基团的添加,是表观遗传学领域中的重要研究内容。

甲基化可以通过化学方法或基于PCR扩增的特定测序技术进行测序和定量。

甲基化和基因表达水平之间的关系得到了广泛关注,因为DNA甲基化在某些情况下与疾病状态相关联。

本文将探讨DNA甲基化在人类疾病中的作用,并对应用DNA甲基化在疾病治疗和诊断中的前景进行讨论。

DNA甲基化的作用DNA甲基化的主要功能是调节基因表达。

甲基化通常发生在DNA的CpG岛区域。

CpG岛是DNA上的一段长度约为500-1000个碱基对的区域,具有高度甲基化程度和高的碱基对密度。

这些岛屿通常在基因启动子区域内,是重要的调节元件。

甲基化可以阻止转录因子与DNA的结合,从而抑制基因转录。

另外,甲基化也可以吸引甲基化特定蛋白(如MeCP2),这些蛋白能与组蛋白修饰酶(如HDAC和HMT)形成复合物,再与组蛋白脱乙酰酶(如HDAC1)相互作用,导致组蛋白修饰水平下降,从而抑制基因表达。

DNA甲基化变化与多种疾病有关。

研究发现,DNA甲基化水平在肿瘤、心血管疾病、自身免疫疾病以及精神疾病等方面具有明显变化。

肿瘤DNA甲基化在癌症进程中发挥着重要作用。

肿瘤细胞在DNA甲基化水平方面具有特异性变化,一般是DNA甲基化增加,伴随着特定基因的表达抑制。

这种抑制特别与肿瘤抑制基因,如RAS、TP53、CDKN2A及其他肿瘤抑制因子的表达相联系。

探究肿瘤生长与建立的DNA甲基化学特征,将有助于了解癌症的病理生理学机制。

心血管疾病DNA甲基化变化与心血管疾病的关系也得到了广泛的研究。

一些研究表明,体内高脂、高糖等有害因素可能使得CpG岛上DNA 的去甲基化和甲基化发生改变,从而影响心血管相关基因的表达水平。

例如,肥胖和2型糖尿病患者的DNA甲基化模式与其代谢改变相关。

心血管疾病的病理机制之一就是高胆固醇血症、高脂肪饮食、高脂肪饮食等危险因素可以改变脂肪酸代谢途径中关键酶的表达水平。

dna甲基化的主要形式和生物学作用

dna甲基化的主要形式和生物学作用

dna甲基化的主要形式和生物学作用
DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,它对DNA分子中的碱基进行修饰,可以在不改变DNA分子一级结构的情况下调节基因组的功能,在生命活动中有着重要的生物学功能。

DNA甲基化的主要形式有两种:维持甲基化和从头甲基化。

维持甲基化是指在DNA复制后仍然保持原有位点甲基化形式不变的过程,即在甲基化DNA半保留复制出的新生链相应位置上进行甲基化修饰,新生链只在与母链甲基化位置相同的碱基处发生甲基化。

从头甲基化不依赖DNA复制,是从未发生甲基化的位点的甲基化,能引起新的甲基化形式的产生。

DNA甲基化的生物学作用包括:
1. 基因表达的调控:DNA甲基化可以抑制基因的表达,通过在基因启动子区域形成甲基化CpG岛来抑制基因的表达。

2. 遗传印记:DNA甲基化可以导致某些基因的沉默或激活,从而影响个体的表型。

3. 染色体稳定性:DNA甲基化可以影响染色体的稳定性,有助于防止染色体畸变和基因突变。

4. 胚胎发育:DNA甲基化在胚胎发育过程中起着重要的作用,有助于控制胚胎发育过程中的基因表达。

5. 癌症发生:DNA甲基化异常与癌症的发生密切相关,一些基因的甲基化可以导致其表达沉默或降低,从而促进癌症的发生。

总的来说,DNA甲基化的主要形式和生物学作用都是复杂而多样的,它们在不同生物过程和不同生物类型中发挥不同的功能和作用。

DNA甲基化在疾病发生发展中的作用

DNA甲基化在疾病发生发展中的作用

DNA甲基化在疾病发生发展中的作用DNA甲基化是指DNA分子上某些碱基的甲基化修饰。

这种修饰是通过 DNA甲基转移酶酶催化作用而实现的。

DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰方式,可以调控基因的表达,对于维持细胞正常功能起到至关重要的作用。

DNA甲基化广泛存在于哺乳动物的基因组中,对于维持基因组的稳定性和正常的表观遗传调控具有重要意义。

然而,在一些疾病的发生发展过程中,DNA甲基化水平可能会发生异常改变,进而影响基因的表达和细胞功能。

下面,我们将分别从疾病发生和发展两个方面来探讨DNA甲基化的作用。

一、DNA甲基化在疾病发生中的作用1.癌症DNA甲基化在肿瘤的发生中起到了重要的作用。

许多肿瘤相关基因的甲基化程度发生变化,进而导致了基因的沉默或过表达。

例如,在乳腺癌中,一些抑癌基因如BRCA1、TP53等常常发生DNA甲基化,导致基因表达降低或丧失,从而增加了肿瘤的风险。

此外,DNA甲基化水平的异常也与肿瘤的恶性程度和预后密切相关。

研究发现,高度甲基化的肿瘤组织,与较低甲基化的肿瘤组织相比,往往具有更差的生存期和更高的转移风险。

因此,DNA甲基化在癌症的早期筛查和诊断中有着重要意义。

2.心血管疾病DNA甲基化对于心血管疾病的发生也起到了一定的调节作用。

甲基化基因的表达异常和DNA甲基化水平的改变与高血压、冠心病、心肌梗死等心血管疾病的发生密切相关。

一项对3300名参与者的研究发现,DNA甲基化水平与血管硬化指标,如冠状动脉钙化和动脉粥样硬化有关。

高甲基化水平与心血管疾病的风险增加相关,这表明DNA甲基化在心血管疾病的预防和治疗中具有潜在的应用价值。

二、DNA甲基化在疾病发展中的作用1.免疫系统疾病DNA甲基化在免疫系统疾病的发展过程中发挥着重要的调控作用。

免疫相关基因的甲基化程度异常会导致基因的异常表达和免疫功能的紊乱。

以系统性红斑狼疮(SLE)为例,该疾病的发生和发展与DNA甲基化异常密切相关。

SLE患者的DNA甲基化机制发生异常,导致T细胞、B细胞和调节性免疫细胞的功能紊乱,进而引发自身免疫反应。

DNA甲基化的分子机制及其在基因表达中的作用

DNA甲基化的分子机制及其在基因表达中的作用

DNA甲基化的分子机制及其在基因表达中的作用DNA甲基化是一种常见的表观遗传修饰方式,通过甲基基团的添加在DNA分子上进行化学修饰。

DNA甲基化在生物体的发育、分化和疾病发生中发挥着重要的作用。

本文将介绍DNA甲基化的分子机制以及其在基因表达中的作用。

一、DNA甲基化的分子机制DNA甲基化是指在DNA分子上特定的胞嘧啶核苷酸上加上甲基基团(CH3),形成5-甲基胞嘧啶(5-mC)。

DNA甲基化主要发生在CpG甲基化位点,即在一个胞嘧啶核苷酸的3'位置和一个鸟苷核苷酸的5'位置之间存在着磷酸二酯键连接(CpG岛)。

DNA甲基转移酶(DNA Methyltransferase)负责将甲基基团添加到目标位点,而DNA脱甲基化酶则参与甲基基团的去除。

DNA甲基化在基因组中广泛存在,尤其富集在基因的启动子区域。

在正常细胞中,DNA甲基化可以抑制基因的转录表达,进而影响基因的功能。

然而,DNA甲基化状态的异常会导致基因的异常表达,进而引发多种疾病的发生。

二、DNA甲基化在基因表达中的作用1. 基因沉默DNA甲基化在基因启动子区域的甲基化可以抑制转录因子结合,导致基因的沉默。

甲基化的CpG岛可以吸引甲基化DNA结合蛋白(DNA Methylation Binding Protein)结合,从而促进染色质构象的变化,阻碍转录机器的进入。

这种基因沉默的机制被广泛应用于胚胎发育过程、免疫耐受、肿瘤抑制等生理和病理过程中。

2. 基因活化DNA甲基化在某些特定情况下也可以促进基因的活化。

甲基化的CpG岛中的甲基化程度较低时,可以通过DNA蛋白互作和组蛋白修饰等多种机制来促进基因的活化。

这种情况在胚胎早期发育、基因重编程以及某些疾病的发生中尤为常见。

3. 基因表达的稳定性DNA甲基化不仅直接影响基因的转录表达,还可以通过间接途径影响基因表达的稳定性。

DNA甲基化状态的异常可引发基因组不稳定性,导致基因突变和DNA重组的发生。

高中生物甲基化知识点

高中生物甲基化知识点

高中生物甲基化知识点
甲基化是指在DNA分子中加入甲基基团(CH3-)的化学修饰过程。

甲基化在细胞中起到了重要的调控作用,特别是在基因表达调控方面。

以下是高中生物甲基化的一些基本知识点:
1. 甲基化是一种化学修饰,通过在DNA的嘌呤和胸腺嘧啶碱基上加入甲基基团来改变DNA的结构和功能。

2. 甲基化通常发生在DNA的CpG位点上,即嘌呤碱基C和胸腺嘧啶碱基G的相邻位置。

3. DNA甲基化可以影响基因表达的方式,通常是通过抑制转录因子与DNA结合,阻止基因的转录。

4. 甲基化模式在细胞发育和分化过程中起着重要的调控作用。

在不同类型的细胞中,甲基化模式可以有所不同,从而导致基因表达的差异。

5. 甲基化在遗传学中也起着重要的作用。

甲基化可以通过影响染色体的结构和稳定性,对基因组的稳定性和遗传信息传递起到调控作用。

6. 甲基化异常与一些疾病的发生和发展密切相关。

例如,DNA甲基化异常可以导致某些肿瘤的发生,也与一些遗传性疾病和神经系统疾病有关。

7. 甲基化可以通过多种方法检测,包括甲基化特异性PCR、甲基化敏感性限制性内切酶消化和甲基化测序等。

8. 甲基化的调控可以通过DNA甲基转移酶和DNA甲基去除酶来实现。

DNA甲基转移酶负责在DNA分子上加入甲基基团,而DNA甲基去除酶则负责去除DNA上的甲基基团。

以上是高中生物甲基化的一些基本知识点,希望对你有帮助。

DNA甲基化和去甲基化的生物学功能和影响

DNA甲基化和去甲基化的生物学功能和影响

DNA甲基化和去甲基化的生物学功能和影响DNA甲基化和去甲基化是基因表达调控的重要机制,它们对细胞分化、生长、细胞周期等生物学过程产生深远的影响。

本文将从生物学功能和影响两个角度系统地探讨这一问题。

一、DNA甲基化的生物学功能和影响DNA甲基化是通过在DNA分子上添加甲基基团来改变DNA分子的结构和功能。

在DNA甲基化中,甲基转移酶(为细菌)或DNA甲基转移酶(为真核生物)将甲基基团添加到靶DNA序列的胞嘧啶(CpG)核苷酸上。

在人类基因组中,CpG dinucleotides通常处于低甲基化状态,但是在非编码区几乎不含CpGdinucleotides(称为CpG岛)的地方通常处于高甲基化状态,而编码区则更加复杂和多样化。

DNA甲基化对细胞过程产生多种生物学影响。

1.基因沉默和表达DNA甲基化是基因选择性沉默的一种机制;因此,它在人类疾病的发生和发展中发挥了极其重要的作用。

DNA甲基化通常会促进转录因子的结合并且影响染色体构象,从而影响基因的表达。

2.细胞分化DNA甲基化对细胞分化也有影响。

在神经发育示例中,神经前体细胞和神经细胞中的DNA甲基化水平存在显着差异。

DNA甲基化在心血管发育中也扮演着重要的角色。

3.癌症的发生和发展DNA甲基化在癌症的发生和发展中也起着重要作用。

降低DNA甲基化酶的活性和抑制DNA甲基化可以逆转细胞癌症化的DNA甲基化模式。

二、DNA去甲基化的生物学功能和影响DNA去甲基化是DNA甲基化的逆过程,它通过去除DNA中的甲基基团来影响基因表达和细胞功能。

和DNA甲基化一样,DNA去甲基化也在细胞分化、生长、细胞周期等生物学过程产生深远的影响。

1.基因活化DNA去甲基化可以激发基因的转录活性,从而增加特定基因的表达。

DNA去甲基化在调节细胞周期和细胞成熟方面也发挥着重要作用。

2.基因重编程在胚胎发育期间,DNA去甲基化的爆发活动导致了一系列基因的重编程。

它们包括干细胞基因、胚胎细胞标志物等,在胚胎发育中都发挥着重要作用。

DNA甲基化的作用与应用

DNA甲基化的作用与应用

DNA甲基化的作用与应用DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰,已逐渐成为生物学领域的研究热点之一。

DNA甲基化是指在DNA分子上加上一个甲基基团,从而改变DNA序列上的碱基信息,影响基因表达。

本文将对DNA甲基化的作用和应用进行介绍,以期能够帮助读者更好地理解并体会该技术的价值。

一、DNA甲基化的作用DNA甲基化是指甲基转移酶对DNA分子中的腺嘌呤或胞嘧啶进行化学修饰,使其上加上一个甲基基团,从而改变了碱基的化学特性和空间构型,影响了基因表达过程。

具体来说,DNA甲基化在基因表达过程中对于以下方面都具有重要的作用。

1、基因沉默在人体细胞中,大约有20%的CpG位点处于甲基化状态。

当一个基因的起始区(包括启动子和调控区)中的CpG位点甲基化程度较高时,该基因就会被“沉默”或“关闭”,即不能被识别和转录,从而无法表达。

这种基因沉默的机制在胚胎发育、细胞分化和成熟等生理生化过程中起着重要的作用。

2、维持稳定性DNA甲基化能够稳定某些DNA序列和基因组甲基化模式,在不同的细胞类型和组织中形成稳定而不同的甲基化模式。

这种维持稳定性的能力非常重要,因为它保证了正常分化和细胞功能的发挥。

在人类身体细胞中,不同器官和组织中的细胞都有其独特的DNA甲基化模式,从而实现了不同组织和器官的特化和功能差异。

二、DNA甲基化的应用DNA甲基化在基因表达和细胞分化等方面拥有广泛的应用,以下将研究人员近年来在应用中进行的探索作为例子。

1、分析基因表达DNA甲基化模式的改变与某些疾病的发生有关,例如脑癌、乳腺癌和子宫内膜癌等。

研究人员可以通过在未甲基化的CpG位点上添加荧光标记或甲基化敏感的约翰逊敏感酶,来分析某个基因或基因组的甲基化状态,并研究其对基因表达的影响。

这些技术被称为亚甲基化组(MeDIP-chip或MeDIP-seq)和DNA甲基化芯片(DNAmicroarrays)。

2、基因组学研究DNA甲基化是研究基因功能和基因组学的强有力工具。

DNA甲基化的作用

DNA甲基化的作用

DNA甲基化的作用DNA甲基化是指DNA分子的碳基C5上附加一个甲基基团。

这个过程是通过DNA甲基转移酶来完成的,它可以抑制基因启动子和转录因子的识别和结合,从而影响基因表达的调节。

近年来的研究表明,甲基化还可以在遗传学、免疫学和肿瘤学等方面扮演重要的角色。

DNA甲基化的主要作用DNA甲基化是一个很重要的遗传修饰过程,它可以影响DNA 的结构和功能。

通过甲基化,基因的剪接、保护、复制和修复等过程可以被正常进行,同时可以限制某些基因的表达。

DNA甲基化在细胞分化、胚胎发育、信号转导、免疫调节和肿瘤形成等方面发挥着重要作用。

DNA甲基化与细胞分化在胚胎发育中,DNA甲基化在细胞分化、形态发生和组织分化等方面起到了重要的作用。

在胚胎早期,大多数细胞都拥有相同的基因组,但是由于胚胎内信号的不断变化,细胞开始分化成为不同系别和不同功能的细胞,这一过程是通过DNA甲基化的变化来实现的。

DNA甲基化与免疫调节DNA甲基化在免疫系统中也起着至关重要的作用。

免疫细胞可以通过调节DNA甲基化水平来调节免疫反应的强度和持续时间。

这种调节主要通过调节关键基因的DNA甲基化水平实现的,这些基因会在免疫反应中发挥主要作用,包括细胞因子、表达调节因子、共刺激因子和信号途径中的关键因子。

DNA甲基化与肿瘤形成DNA甲基化在肿瘤形成中也扮演着重要的角色。

许多癌症细胞都具有DNA甲基化的异常表现,这可能是肿瘤细胞分化和增殖出现的原因之一。

DNA甲基转移酶的过度表达也可以导致甲基化异常,从而增加癌症发生的概率。

结语DNA甲基化是一种重要的遗传修饰过程,它可以影响DNA的结构和功能,在细胞分化、免疫调节和肿瘤形成等方面扮演着重要的角色。

未来的研究还需要深入探究DNA甲基化的机制和调节,以及它对人类健康的意义。

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Functions of DNA methylation: islands, start sites, gene bodies and beyond DNA甲基化功能:岛,起始位点,基因体和其他peter a. jones摘要 DNA甲基化通常被描述为一个“沉默”的表观遗传标记,的确,5-甲基胞嘧啶的功能最初是在20世纪70年代提出。

现在,归功于甲基化绘图的基因组规模的改良,我们可以评估在不同的基因组背景下的DNA甲基化:在基因体上,在调控元件和重复序列上,转录起始位点有或者没有CpG岛。

新出现的图片是DNA甲基化功能似乎随背景而改变,DNA甲基化和转录的关系比我们最先认识到的更为微妙。

有必要提高我们对DNA甲基化的功能的理解,为了解释这个疾病标记中观察到的变化,比如癌症。

两篇重要的文章在1975年分别表示胞嘧啶残基的甲基化在CpG二核苷酸背景中能作为表观遗传标记。

这些文章提出序列可以被重新甲基化,即甲基化通过一种机制的体细胞分裂能够被遗传,包括一种能识别半甲基化CpG回文的酶,甲基基团的存在,可以由DNA结合蛋白和DNA甲基化直接沉默基因解释。

虽然这些关键原则中的几个被证明是正确的,解开DNA甲基化与基因沉默的关系已被证明是具有挑战性的。

在CpG序列背景下,在动物身上的大部分工作都集中在5-甲基胞嘧啶(5mC)。

据报道,在哺乳动物的其他序列的甲基化广泛分布在植物和一些真菌中。

在哺乳动物中,非CpG甲基化的功能目前未知。

在这里我主要集中在哺乳动物基因组中的CpG甲基化,包括在其他动物和植物中观察到的差异的讨论。

理解DNA甲基化的功能需要通过基因组考虑甲基化的分布。

超过一半的基因脊椎动物的基因组包含短(约1 kb)CpG丰富的区域称为CpG岛(CGIS),其余的基因组因为CpGs而耗尽。

当5mC通过自发或酶胸腺嘧啶脱氨基作用被转换成胸腺嘧啶,认为基因组的损失是由于甲基化的序列在种族中的脱氨基;认为CGI存在是因为他们可能是从来没有或只有瞬时甲基化。

然而,有很多关于准确定义CGI是什么的讨论,虽然在哺乳动物基因组中的启动子的CpG密度有双峰分布,有中等CpG密度存在的区域。

直到最近,很多对DNA甲基化的研究集中在CGIs转录起始位点(TSSs),正是这种工作这往往塑造了对DNA甲基化功能的广泛认同。

基因组甲基化研究的最新方法(图1)-例如,使用亚硫酸氢盐处理DNA(它能检测到5mC和羟甲基胞嘧啶;见图1)-强调的是甲基化在转录单位中的位置,影响其与基因控制的关系。

例如,在TSS区附近的甲基化开始,但是在基因体中的甲基化不堵塞,甚至可能刺激转录延伸,和令人兴奋的新的证据表明,基因体的甲基化可能对剪接有影响。

如着丝粒重复区域的甲基化对染色体稳定性很重要(例如,在有丝分裂中的染色体分离),也有可能抑制转座因子的表达从而有一个基因组稳定性的作用。

在改变增强子、绝缘子和其他调控原件的活性方面,甲基化的作用才开始受到重视。

然而虽然有很多在TSSs上的甲基化的CpGs 与一些沉默基因有联系的证据,重新甲基化和基因沉默的时间现在开始得到阐明。

DNA甲基化的功能本质上链接到建立、维护和移除甲基组的机制上,这些机制到处可见,但是一些关键点需要铭记在心。

它已经知道很多年,DNA甲基转移酶,包括所谓的DNA重新甲基化转移酶Dnmt3a和Dnmt3b,是早期发展建立的DNA甲基化模式的本质。

我们弄明白这是如何发生的有很大的帮助,在某些情况下,核小体DNA是重新甲基化酶的底物。

基底的重新甲基化,核小体内的组蛋白修饰深刻地影响这些酶诱导从头甲基化能力。

这是以前认为的存在本身能维持建立DNA甲基化的模式,但现在我们知道这是不真实的, DNMT3A和DNMT3B持续的参与是对甲基化的维。

三个DNMTs 中的每一个都是胚胎或新生儿的成长所必需的,完全缺乏的甲基化与体细胞或者癌细胞的发育能力是不相容的,但不是胚胎干细胞(ESCs)17。

DNMT3A最近已被证明对造血干细胞的分化很重要,又指着5mC在脊椎动物分化的基础。

关于基因沉默重新甲基化的时间,又进入一个的范围。

提出直接作为riggs2和霍利迪和pugh1不可能是基因沉默的主要途径。

被动或主动删除5mC意味着建立后续基因表达能接受的状态。

DNA去甲基化酶的研究已经很长时间了,已经充满了许多失败的开始,但现在更广泛接受的是去甲基化酶的存在。

最近,大量的文献表明,主动去甲基化是可以实现的,虽然这需要一种机制,最终涉及细胞分化或者DNA修复和碱基的切除而不是甲基群直接从5mc 组成成分中移除。

比如(TET)甲基胞嘧啶双加氧酶参与,活化诱导胞嘧啶核苷脱氨酶(AID)和胸腺嘧啶DNA糖基化酶(TDG)活性和被甲基化和在基因中的激活现在已经阐明。

事实上, TET3的缺乏导致脱甲基CpG位点在关键基因的失败比如Oct4(也称为Pou5f1)或在父亲基因组上的Nanog和延误胚胎发育。

DNA甲基化的改变是现在已知的遗传事件和包括在人类致癌中。

因此,了解DNA 甲基化的作用对于理解生病过程是必不可少的。

在本文中,我对背景中无关紧要的基因组中的DNA甲基化的功能进行了评估,与特定的重点与转录的关系(已知和未知的重点总结在表2)。

然后我介绍了可能的机制,DNA甲基化可能用到,例如,通过改变蛋白结合,我思考了剩下的问题。

在转录起始位点模式在 CpG岛的转录起始位点。

大多数的CGIs维持了体细胞中的非甲基化。

当有CGIs的基因在TSS是活跃的,它们的启动子通常有在TSS上的NDRs表示的特征,而这些NDRs通常是两侧的含有组蛋白变体H2A. Z的核小体。

是用在赖氨酸 4(H3K4me3)上的组蛋白H3标记的。

基因表达的水平被转录因子控制。

CGI的启动子被抑制有不同的机理,比如由多梳蛋白调节的启动子。

例如,胚胎发育的主要调节基因编码被在ESCs和分化的细胞里的不能表达这些基因的多梳蛋白抑制,如肌源性的分化1(MyoD1)或者修补盒6(Pax6),他们有在TSS上的核小体和被H3K27me3标记,和失活的基因有关系。

然而,一些被抑制的基因使启动子CGIS甲基化。

启动子CGISs的甲基化通常限制抑制状态的长期稳定的基因。

例子包括印记基因,位于失活的X染色体基因与专门表达生殖细胞的基因和假设在体细胞中表达不合适的基因。

能持续100多年寿命CGIs的DNA甲基化抑制的稳定性对CGIs的生存无影响。

因为在体细胞中的这些区域中任何脱氨基事件不会传递种系给后代。

我们仍然没有完全弄明白为什么少数CpG岛甲基化,而不是大多数。

在非CpG岛的TSS的模式。

和他们的TSSs上的有CGIs基因相比,在TSS上CpG很弱的基因是大幅波动发生在启动子甲基化水平的基因。

非CGI TSS的基因在原始生殖细胞基因中表达的是在TSS上的非甲基化,因此在ESCs上专门表达的基因或者在精子细胞的组织特异性基因经常显示甲基化而不是在卵母细胞或者体细胞中表达。

众所周知的例子是Oct4和Nanog基因编码的转录因子,维持干细胞状态是必不可少的。

最近的研究表明,Oct4 和NANOG启动子可能被AID和/或者TET3活化甲基化。

然而,一些组织特异性的基因在精子和ESCs中显示甲基化,仅仅显示在被表达的基因中特异性组织的脱甲基化。

一个全基因组研究假定在非CGIs和表达之间的甲基化没有相反的关系存在,但是数据的再分析表明表达和甲基化之间的这种关系事实上显然是全基因组。

由于长期关注CGIs,我们仍然不知道在控制非CGI TSS甲基化作用的细节。

甲基化转录起始沉默吗?在上面描述的一些抑制的TSS甲基化观察, DNA甲基化和转录起始之间的功能关系是什么?有确凿的证据,在TSSs的CGIs甲基化在DNA装配进核小体后不能启动转录。

然而,是沉默还是甲基化的问题在这个领域首先就进行了长时间的讨论。

洛克等人的早期实验。

清楚地表明,失活的X染色体上的Hprt基因的甲基化发生在染色体灭活之后。

换句话说,甲基化似乎是“锁定”加强先前沉默状态的X连锁基因。

虽然在常染色体基因上的大多数的 CGIs在体细胞上保持非甲基化,少数(<10%)在正常组织和细胞中甲基化,但关于沉默的重新甲基化方面的期限没有深入的研究。

如上所述,最近发现DNMT3的作用对造血干细胞分化的提高怀疑长期“锁定”模型普遍性。

由于作者的研究结果表明,甲基化酶对相当短命的细胞类型分化非常重要,看来可能是DNA甲基化在启动时有一个更有指导意义而不是加强沉默。

然而,在癌细胞的基因组范围研究,表明被多梳蛋白复合物沉默的CGI的启动子基因比在癌症中的其他基因更可能甲基化:即甲基化之前的沉默状态。

因此,似乎沉默之前的甲基化是一般机制,但数据尚未成熟到肯定的程度。

除了改变自己在CpG岛,组织特异性的改变发生在它们周围的边上。

然而,对这些变化还不了解。

关于DNA甲基化的期限的证据有一致的想法,甲基化增加了一个表观遗传状态的稳定性水平。

有趣的是,它不是要求在一些物种中为达到这个目的,包括黑腹果蝇和酵母。

转录和重新甲基化之间的关系。

DNA甲基化可能不作为一个初始的沉默机制的原因正开始被理解。

欧意等人的开创性工作表明,细胞表达DNMT3L中的重新甲基化过程(这是一个有活性的同源DNMT3A和DNMT3B的催化剂)是通过DNMT3A2和DNMT3L 的每一个两个分子的四聚体复合物完成的,还需要一个核小体。

活跃的TSS是废弃的核小体和因此缺乏重新甲基化的底物。

最近,我们通过测试在胚胎中用维甲酸诱导癌细胞分化OCT4沉默的动力学来直接测试了启动重新甲基化的核小体的作用。

这些实验表明,在Oct4的远端增强子和Nanog启动子上,分化后,第一个核小体出现了,然后核小体被新生成的DNMT3A跟随,随后,重新甲基化发生了。

在不表达DNMT3L的细胞中是否有一个事件的相似序列发生尚未知晓。

此外,Ooi等人研究表明重新甲基化不能发生在一个与活性基因相关联的接受H3K4me2或者H3K4me2标记的核小体上。

核小体侧翼废弃核小体启动子通常包含的标记H3K4m组蛋白和变体H2A 组蛋白。

两者都与DNA甲基化强烈的反相关。

在小鼠的h3k4me3mark的发生可能通过CXXC(cxxc1;也被称为cfp1)手指蛋白1保持,重新生成的H3K4甲基转移酶的标记和重新甲基化不相容。

CpG岛的未甲基化的状态也可能来保证TET1蛋白的存在,这个是在一个TSS的高比例的CpG含量高的启动子中发现的。

据推测,Tet1使任何在这个区域可能变成5-羟甲基胞嘧啶的5mC转变。

有活性的CGIs分子结构因此可以解释为什么他们可以抵抗甲基化。

当然,并不是所有的CGI的启动子基因在胚胎干细胞中表达,和许多被多梳复合物抑制,因此为什么这些不重新甲基化?答案可能就在于他们包含对抗性的H3K4me3的事实(参考文献和H2A),也势必受到Tet1束缚,这将确保他们保持5mC-自由。

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