什么是DNA甲基化

DNA甲基化是指在5′-CpG-3′位點(diǎn)共價(jià)將甲基（-CH3）添加到含氮堿胞嘧啶（C）中。CpG 位點(diǎn)是 DNA 的一個(gè)區(qū)域，其中胞嘧啶核苷酸之后是鳥(niǎo)嘌呤核苷酸沿線(xiàn)性 DNA 鏈的 5′ 至 3' 方向。胞嘧啶通過(guò)磷酸鹽（p）基團(tuán)與鳥(niǎo)嘌呤核苷酸連接。DNA甲基化受DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的調(diào)節(jié)。未甲基化和甲基化的胞嘧啶如圖1所示。

圖1.未甲基化和甲基化胞嘧啶

未甲基化的CpG位點(diǎn)可以隨機(jī)分布或成簇排列。CpG站點(diǎn)的集群被稱(chēng)為“CpG島”。這些CpG島出現(xiàn)在許多基因的啟動(dòng)子區(qū)域。在大多數(shù)細(xì)胞中表達(dá)的管家基因含有未甲基化的CpG島。在許多情況下，甲基化的CpG島會(huì)導(dǎo)致基因的抑制。因此，DNA甲基化控制基因在不同組織中以及生命中的特定時(shí)間（例如胚胎發(fā)育）的表達(dá)。在整個(gè)進(jìn)化過(guò)程中，DNA甲基化作為宿主細(xì)胞中沉默復(fù)制的轉(zhuǎn)座元件，重復(fù)序列和外源DNA（如病毒DNA）的防御機(jī)制非常重要。

DNA甲基化對(duì)基因表達(dá)的影響是什么

基因組CpG位點(diǎn)的表觀(guān)遺傳標(biāo)記是物種獨(dú)有的。它終生穩(wěn)定，可遺傳。許多CpG位點(diǎn)在人類(lèi)基因組中被甲基化。DNA甲基化的主要功能是根據(jù)特定細(xì)胞的要求調(diào)節(jié)基因表達(dá)。哺乳動(dòng)物的典型DNA甲基化景觀(guān)如圖2所示。

圖2.哺乳動(dòng)物的DNA甲基化

基因表達(dá)是由轉(zhuǎn)錄因子與基因（如增強(qiáng)子）的調(diào)控序列結(jié)合引發(fā)的。DNA甲基化給染色質(zhì)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的變化限制了轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)入調(diào)控序列。此外，甲基化的CpG位點(diǎn)吸引甲基-CpG結(jié)合結(jié)構(gòu)域蛋白，招募負(fù)責(zé)組蛋白修飾的阻遏復(fù)合物。組蛋白是染色質(zhì)的蛋白質(zhì)成分，可改變DNA的包裹。這形成了更濃縮的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為異染色質(zhì)，抑制基因表達(dá)。相反，真染色質(zhì)是一種允許基因表達(dá)的松弛染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。