DNA甲基转移酶的表达调控及主要生物学功能

DNA甲基化是表观遗传学的重要部分, 同组蛋白修饰相互作用, 通过改变染色质结构, 调控基因表达。在哺乳类细胞或人体细胞中, DNA甲基化与细胞的增殖、衰老、癌变等生命现象有着重大关系。对催化DNA甲基化的DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase, Dnmt)的研究可以揭示DNA甲基化对基因表达调控的机制, 从而研究与之相关的重要生命活动。文章以DNA甲基转移酶作为切入点, 探讨DNA甲基转移酶在基因表达调控中发挥的作用及其主要生物学功能。     

DNA甲基转移酶分类、功能及其研究进展

DNA甲基化是一种在原核和真核生物基因组中常见的复制后修饰,参与体内多种重要生理过程,主要包括:调节基因表达,基因印记,维持染色体完整性以及X-染色体灭活等.依据结构和功能的不同,哺乳动物中DNA甲基转移酶(Dnmts)主要分为两大类:DNA甲基化维持酶Dnmtl以及DNA从头甲基化酶Dnmt3a、,Dnmt3b和Dnmt3L等.此外,Dnmt2也具有弱的DNA甲基转移酶活性,近年来发现它可以甲基化tRNAAsp反密码子环处38C.这些Dnmts对于哺乳动物的生长发育是十分重要的,它们的功能异常将导致胚胎发育障碍,癌症等多种疾病.因此,Dnmts可能成为一个重要的分子靶标,在疾病的治疗和预防中发挥重要作用.文章就Dnmts的分类、功能以及研究进展进行综述.     

DNA甲基转移酶

DNA甲基化在基因调节和动物发育中起着重要作用。负责DNA甲基化作用的酶尔为DNA甲基转移酶（Dnmts）。到目前为止,在哺乳动物细胞中已经鉴定了三种DNA甲基转移酶基因家族,即Dnmt1、Dnmt2和Dnmt3。鉴定和研究DNA甲基转移酶对阐明DNA甲基化机制起着关键的作用。     

DNA从头甲基转移酶3a和3b

ＤＮＡ甲基化是真核生物基因表达调控的一种方式。通过在ＤＮＡ的ＣＧ二核苷酸胞嘧啶的第 5位碳原子上加上甲基 ,即可抑制或关闭基因表达 ,催化这一过程的是ＤＮＡ甲基转移酶 (Ｄｎｍｔ)。直到 2年前在哺乳动物中还只鉴定出一种Ｄｎｍｔ,即从人和鼠细胞中克隆出的Ｄｎｍｔ1。Ｄｎｍｔ1在体内和体外都有维持甲基化酶 (ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｍｅｔｈｙｌａｓｅ)的活性 ,即按照模板的甲基化模式 ,对新生的ＤＮＡ链进行甲基化 ,将亲代的甲基化模式遗传给子代。虽然在体外 ,Ｄｎｍｔ1也能将未修饰ＤＮＡ从头甲基化(ｄｅｎｏｖｏｍｅｔｈｙｌａ…     

真核生物的DNA甲基转移酶与DNA甲基化

真核生物的ＤＮＡ甲基化就是在ＤＮＡ的ＣｐＧ二核苷酸胞嘧啶的第 5位碳原子上加上甲基 ,催化这一过程的是ＤＮＡ甲基转移酶 (Ｄｎｍｔ)。ＤＮＡ的甲基化修饰参与基因表达调控、胚胎发育、细胞分化、基因组印迹、Ｘ染色体灭活和细胞记忆等诸多重要生物学过程[1,2 ] 。在不同组织或同一类型细胞的不同发育阶段 ,基因组ＤＮＡ上各ＣｐＧ位点甲基化状态的差异即构成基因组的ＤＮＡ甲基化谱。根据催化反应类型。可以将ＤＮＡ甲基转移酶分为三类 :第一类将腺嘌呤转化成Ｎ6 甲基腺嘌呤 ;第二类将胞嘧啶转化成Ｎ4 甲基胞嘧啶 ;第三类将胞嘧啶转化成…     

植物中DNA甲基化模式及其相关机制

DNA甲基化是表观遗传修饰的重要形式之一,是植物中较早发现的DNA共价修饰方式。在植物的正常生长发育中,DNA甲基化与植物基因组维持、体细胞无性系变异、外来基因防御、内源基因的表达、转基因沉默以及基因印迹之间有着极大的关系,因此,植物DNA甲基化的研究对植物基因工程的发展有着举足轻重的作用。本文介绍了参与DNA甲基化的各种酶和蛋白质,阐述了DNA甲基化相关机制的最新研究进展。     

O^6—甲基鸟嘌呤—DNA—甲基转移酶的基因表达调控

DNA损伤修复是生命科学研究的重要课题。DNA修复在防止基因突变,保证遗传信息稳定性的过程中起着极其重要的作用。近20年来,人们通过大量研究发现细胞内0~6-甲基鸟嘌呤-DNA-甲基转移酶(O~6-metnylguanine-DNA-methyltransferase,MGMT)能专一性很强地修复DNA烷化损伤,防止细胞癌变和死亡;大量试验还证明细胞内MGMT活性的高低是决定肿瘤细胞对亚硝脲类药物产生耐药性的分子基础。详尽了解MGMT基因表达调控机理对DNA损伤修复的理论研究和克服肿瘤细胞耐药性的实践都具有重要的意义。     

DNA甲基化的分子机制及其研究进展

DNA甲基化作为一种重要的非永久性但相对长期可遗传的基因修饰,在维持细胞正常的转录活性、DNA损伤修复能力以及在遗传印记、胚胎发育和肿瘤的发生发展中都有不可替代的作用,是分子生物学及医学领域的研究热点。近年来随着高通量测序、表观遗传编辑以及结构分析等技术的飞速发展,对DNA甲基化分子机制层面的研究进一步深入。本研究总结了近年来对DNA甲基化分子机制的相关研究,归纳了全球范围内对DNA甲基化的位点、序列背景与范围近年来的研究进展,也归纳了近年来对影响DNA甲基化的因素的研究,以期对DNA甲基化这一表观遗传学热点进行深入的学习探讨。     

组蛋白甲基转移酶G9a在表观遗传调控中的作用

组蛋白赖氨酸甲基化在表观遗传调控中起着关键作用。组蛋白甲基转移酶G9a(又称作常染色质组蛋白赖氨酸N-甲基转移酶2(euchromatic histone-lysine N-methyltransferase 2,EHMT2))含经典的SET结构域,是常染色质主要的甲基转移酶之一,可以甲基化组蛋白H3K9、H3K27和H1bK26等。此外,G9a也可以直接甲基化一些非组蛋白,并与DNA甲基化密切相关。G9a功能紊乱可以导致胚胎发育异常、免疫系统及神经系统发育障碍、甚至癌症的发生发展。     

DNA甲基转移酶RNAi干涉载体的构建及其鉴定

DNA甲基化(DNA Methylation)是真核生物基因组最常见的DNA共价修饰形式,影响蛋白质-DNA的相互作用,在基因表达的调控上起着重要作用,RNAi(RNA interference)干涉是关闭特定基因功能的新技术,在植物功能基因组、植物发育及生理代谢途径调控等方面有着广泛应用.本文根据植物DNA甲基转移酶(DNMTs)的保守序列设计引物,首先从拟南芥总基因组DNA中克隆出DNA甲基转移酶基因保守片段,然后以此保守片段为模板扩增长度约570bp,的靶序列用于构建RNAi载体.根据RNAi作用机制,将570bp靶序列正向、反向连接到pHANNIBAL载体上,然后将带有此反向重复结构的完整OFF框连接到植物表达栽体pGreell上,经过酶切鉴定和测序分析证实DNA甲基转移酶RNAi重组表达载体构建成功.转化红豆衫细胞表明该干涉载体具有生物学功能,为研究受DNA甲基化调控的性状改良打下基础.     

果蝇DNA甲基化研究进展

DNA甲基化是表观遗传调控的重要机制,但果蝇很久以来被认为是一种缺乏甲基化的模式生物。近年来才证实果蝇基因组中有5′-甲基胞嘧啶残基的存在,其DNA甲基化水平在胚胎发育早期达到最高,总体水平低于脊椎动物及植物。果蝇拥有一个包含dDNMT2和dMBD2/3的简单甲基化修饰系统,其分别与哺乳动物中的DNMT2家族及MBD2/MBD3蛋白高度同源。果蝇DNA甲基化模式和特点可能随果蝇种类不同而不同。文章对果蝇DNA甲基化特点及其功能研究进展进行了综述。     

甲基化修饰在细菌表观调控中的功能

为了适应复杂多变的生存环境,微生物通常需要在保证基因组序列不变的前提下不断调整胞内代谢网络。表观调控可以在不改变DNA序列的情况下对基因表达进行调控,因此成为细菌中重要的调控方式。作为一种DNA修饰,DNA甲基化修饰是生物体中最常见的表观调控工具。在本文中我们全面、深入解析了两种孤儿甲基转移酶:DNA腺嘌呤甲基转移酶(DNA adenine methyltransferase,Dam)和细胞周期调控甲基转移酶(Cell cycle-regulated methyltransferase,Ccr M)在原核生物中的表观调控功能。我们主要探讨了DNA甲基化参与的细胞生理过程包括DNA复制起始、DNA错配修复、基因表达调控、致病性和相变异等方面。同时,我们结合三维基因组研究技术基因组结构捕获(Chromosome conformation capture,3C)技术和新型DNA磷硫酰化修饰讨论了该领域的发展前景。     

组蛋白甲基转移酶ASH2的研究进展

表观遗传修饰通过改变染色质空间构象和基因表达调控胚胎发育、细胞分化、器官发生和癌症形成,其调控形式包括组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化、DNA甲基化、基因印迹和X染色体失活等。缺失的、小的、同源异形2(absent, small,homologous 2,ASH2)是组蛋白赖氨酸甲基转移酶复合物的核心成分,其属于三胸腔结构蛋白家族;在哺乳动物中ASH2可特异性甲基化H3K4,激活基因转录。在介绍组蛋白甲基化和三胸腔结构蛋白的基础上,综述了ASH2甲基酶对基因转录、HOX基因表达、癌症发生发展和细胞分化的调控功能,以期为其在动物繁育和人类疾病治疗中的应用提供思路。     

DNA甲基化对子宫内膜异位症（EMs）的作用及其调控机制

表观遗传通过DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、以及microRNA等调控方式来实现对基因表达、DNA复制和基因组稳定性的控制。DNA甲基化是目前研究的最为广泛的表观遗传修饰方式之一,可调控真核生物的基因表达。DNA甲基化在哺乳动物发育、肿瘤发生发展及人类其他疾病中均发挥着至关重要的作用。DNA甲基化状态的改变已被视为人类肿瘤细胞的生物标志之一。EMs虽是一种良性妇科疾病,但伴有细胞增殖、侵袭性及远处种植转移等肿瘤的特点。最新研究发现,DNA甲基化可能与子宫内膜异位症（EMs）的发生存在密切的关系并认为EMs从根本上是一种表观遗传学疾病。由于表观遗传修饰都是可逆的过程,这就为EMs的治疗提供了一种新的途径。本文就DNA甲基化在EMs中的发生发展中的作用及其调控的分子机制,以及在诊断治疗中作用的最新研究进展做一综述。     

DNA甲基化对子宫内膜异位症(EMs)的作用及其调控机制

表观遗传通过DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、以及microRNA等调控方式来实现对基因表达、DNA复制和基因组稳定性的控制。DNA甲基化是目前研究的最为广泛的表观遗传修饰方式之一,可调控真核生物的基因表达。DNA甲基化在哺乳动物发育、肿瘤发生发展及人类其他疾病中均发挥着至关重要的作用。DNA甲基化状态的改变已被视为人类肿瘤细胞的生物标志之一。EMs虽是一种良性妇科疾病,但伴有细胞增殖、侵袭性及远处种植转移等肿瘤的特点。最新研究发现,DNA甲基化可能与子宫内膜异位症(EMs)的发生存在密切的关系并认为EMs从根本上是一种表观遗传学疾病。由于表观遗传修饰都是可逆的过程,这就为EMs的治疗提供了一种新的途径。本文就DNA甲基化在EMs中的发生发展中的作用及其调控的分子机制,以及在诊断治疗中作用的最新研究进展做一综述。     

哺乳动物DNA甲基化修饰的动态调控机制

DNA甲基化是最主要的表观遗传修饰之一,主要发生在胞嘧啶第五位碳原子上,称为5-甲基胞嘧啶。哺乳动物DNA甲基化由从头DNA甲基转移酶DNMT3A/3B在胚胎发育早期建立。细胞分裂过程中甲基化模式的维持由DNA甲基转移酶DNMT1实现。TET家族蛋白氧化5-甲基胞嘧啶成为5-羟甲基胞嘧啶、5-醛基胞嘧啶和5-羧基胞嘧啶,从而起始DNA的去甲基化过程。这些DNA甲基化修饰酶精确调节DNA甲基化的动态过程,在整个生命发育过程中发挥重要作用,其失调也与多种疾病发生密切相关。本文对近年来DNA甲基化修饰酶的结构与功能研究进行讨论。     

DNA甲基化与基因表达调节

甲基化修饰是脊椎动物ＤＮＡ唯一的自然修饰方式,动物基因组甲基化与基因表达密切相关,ＤＮＡ甲基化通过与反式作用因子相互作用或通过改变染色质结构而影响表达,在Ｘ染危体关系,基因组印记,肿瘤发生发展中的起重要作用。     

细菌DNA甲基化研究进展

DNA甲基化修饰是细菌调控基因表达的一种重要方式,在很多生理过程中发挥非常关键的作用.本文系统介绍了细菌DNA甲基化修饰的起源、DNA甲基转移酶,分类总结了DNA甲基化调控基因表达的机制.同时对近年来细菌DNA甲基化的功能、DNA甲基化检测方法的进展进行了综合评述.这些研究对人类了解细菌DNA甲基化表观调控及控制细菌感染具有重要指导意义.