DNA甲基化定义

　　DNA甲基化是将甲基添加到DNA分子中的过程。

　　它是一种表观遗传机制，通过在 DNA 中添加甲基 (-CH3) 基团而发生，从而经常改变基因的功能并影响基因表达。

　　最广泛表征的 DNA 甲基化过程是甲基在胞嘧啶环的 5-碳上共价添加，产生 5-甲基胞嘧啶 (5-mC)，也非正式地称为 DNA 的“第五碱基”。

　　这些甲基基团投射到DNA的大沟中并抑制转录。

　　在人类 DNA 中，大约 1.5% 的基因组 DNA 中含有 5-甲基胞嘧啶。

　　它通常在受精卵形成期间被移除，然后在大约植入时在胚胎中重新建立。

　　它是染色质结构的基础，通常存在于 CpG 二核苷酸环境中。

　　研究表明，甲基化在基因表达的调节中起着至关重要的作用，并且这些修饰往往发生在不同物种基因组内的特定位置。

　　它已被证明是多种细胞过程的重要贡献者，并且异常甲基化模式与几种人类疾病有关。

　　从历史上看，早在 DNA 被确定为遗传物质时，它就在哺乳动物中被发现。

　　1948 年，Rollin Hotchkiss 首次在使用纸色谱法制备小牛胸腺中发现了修饰的胞嘧啶。

　　假设该部分是 5-甲基胞嘧啶 (5mC)，因为它与胞嘧啶的分离方式类似于胸腺嘧啶（也称为甲基尿嘧啶）与尿嘧啶的分离方式，他进一步提出这种修饰的胞嘧啶天然存在于脱氧核糖核酸。

　　尽管许多研究人员提出它可能调节基因表达，但直到 1980 年代，一些研究才证明它与基因调控和细胞分化有关。

　　现在众所周知，与其他调节剂一起，它是影响基因活动的主要表观遗传因素。

　　图片来源：自然神经科学

　　DNA甲基化原则

　　尽管生物体中几乎所有细胞都包含相同的遗传信息，但并非所有基因都由所有细胞类型同时表达。

　　从更广泛的意义上说，表观遗传机制介导了多细胞生物中各种细胞和组织中多样化的基因表达谱。

　　一旦这种涉及直接化学修饰DNA的主要表观遗传机制被称为DNA甲基化。

　　在发育过程中，由于涉及从头 DNA 甲基化和去甲基化的动态过程，基因组中的 DNA 甲基化模式发生了变化。

　　因此，分化的细胞发展出一种稳定且独特的 DNA 甲基化模式，可调节组织特异性基因转录。

　　DNA甲基化意义

　　大多数 DNA 甲基化对于正常发育是必不可少的。

　　它在许多关键过程中发挥着非常重要的作用，包括基因组印记、X 染色体失活以及重复元件转录和转座的抑制，当失调时，会导致癌症等疾病。

　　基于潜在的基因序列，不同基因组区域的 DNA 甲基化可能对基因活动产生不同的影响。

　　DNA甲基化控制

　　甲基的添加在细胞中被控制在几个不同的水平，并由称为 DNA 甲基转移酶 (DNMT) 的酶家族进行。

　　建立和维持 DNA 甲基化模式需要三个 DNMT（DNMT1、DNMT3a 和 DNMT3b）。

　　另外两种酶（DNMT2 和 DNMT3L）也可能具有更专业但相关的功能。