DNA甲基化与microRNA

细胞中DNA甲基化和microRNA（miRNA）相互影响,并共同调控着下游靶基因的表达活性,在细胞生长代谢、免疫、肿瘤和心血管疾病等生理和病理过程中发挥重要作用。首先简要介绍DNA甲基化与miRNA的概况,然后分析了miRNA调控下的DNA甲基化改变,探讨了DNA甲基化影响miRNA的表达活性变化,并归纳了miRNA与DNA甲基化之间的反馈调控关系;最后对DNA甲基化和miRNA的应用前景进行了简单探讨。研究DNA甲基化与miRNA间的网络调控关系,可为表观调控机制在理论和实践中的深入研究和应用提供参考。     

MSAP技术及其在植物遗传学研究中的应用

DNA甲基化是表观遗传学的重要组成部分,在调节植物基因表达、生长发育和抵御逆境等方面起着重要作用.随着对DNA甲基化研究的不断深入,基于PCR检测DNA甲基化状态的技术DNA甲基化敏感扩增多态性(MSAP)由于其检测多态性高,操作简单等优点被广泛应用于植物种质资源鉴定、植物改良、种群遗传结构分析及植物进化研究等遗传学各个领域.该文综述了MSAP技术的原理、实验方法以及其在植物遗传学研究中的应用,并对其今后应用前景进行了展望.     

DNA甲基化与肿瘤

表观遗传指不涉及DNA序列改变的,可随细胞分裂而遗传的基因组修饰作用;DNA甲基化是其中研究最多的基因表达调节机制。异常DNA甲基化可致肿瘤发生,它亦是肿瘤基因诊断和治疗的靶点。文章介绍DNA甲基化基本概念、作用效果及其可能机制;并讨论异常DNA甲基化与肿瘤的关联,包括肿瘤中DNA异常甲基化原因、异常甲基化致瘤机制及基因甲基化研究在肿瘤诊治中的应用等。     

MPTP诱导的帕金森病小鼠模型黑质脑组织DNA甲基化研究

为研究DNA甲基化在帕金森病发病机制中的作用,本研究用环境毒素1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)连续腹腔给药诱导小鼠帕金森病(Parkison's disease,PD)模型,应用ELISA检测小鼠黑质脑组织总体甲基化水平,应用实时荧光定量PCR方法检测DNA甲基转移酶表达水平,探讨MPTP诱导的小鼠PD模型黑质部位是否存在DNA甲基化异常.进一步应用甲基化DNA免疫共沉淀结合DNA甲基化芯片方法,构建MPTP诱导的小鼠PD模型黑质脑组织DNA甲基化谱,并寻找DNA甲基化修饰异常的PD相关基因对其进行验证.结果表明,模型组小鼠黑质脑组织DNA总体甲基化水平较对照组显著降低,Dnmt1的表达水平显著增高.利用DNA甲基化芯片在全基因组内筛选出甲基化差异修饰位点共48个,涉及44个基因,这些甲基化差异基因参与信号转导、分子转运、转录调控、发育、细胞分化、凋亡调控、氧化应激、蛋白质降解等生物学过程.在甲基化差异修饰基因中,对Uchl1基因及Arih2基因进行了甲基化水平以及表达水平的验证.结果表明,模型组小鼠黑质脑组织Uchl1启动子区域甲基化水平较对照组增高,m RNA及蛋白质表达水平降低,Arih2启动子区域甲基化水平较对照组降低,m RNA及蛋白质表达水平增高.实验结果进一步证实,DNA甲基化修饰异常在帕金森病发病机制中有重要作用,环境因素(如MPTP)可以通过改变DNA甲基化修饰参与帕金森病的发生发展.     

DNA甲基化和去甲基化的研究现状及思考

DNA甲基化通过调节基因转录、印记、X染色体灭活和防御外源性遗传物质入侵等, 在细胞分化、胚胎发育、环境适应和疾病发生发展上发挥重要作用, 是当前表观遗传学研究的热点领域之一。文章介绍了在过去几年中TET介导的DNA羟甲基化及其在早期胚胎发育中的作用, DNA主动去甲基化及其与被动去甲基化的关系, DNA甲基化建立及其与组蛋白修饰、染色质构象、多梳蛋白和非编码RNA结合等关系方面的重要研究进展和存在的问题以及DNA甲基化的转化应用前景。     

DNA甲基化与动脉粥样硬化

DNA甲基化是一种重要的表观遗传调控方式,可在转录前水平调节基因的表达.近年来的研究表明,动脉粥样硬化的发生发展与DNA甲基化密切相关. 对DNA甲基化模式改变在动脉粥样硬化发病的相关机制做深入研究,可能为动脉粥样硬化的诊治提供一种新的途径.本文将从基因组低甲基化、相关基因异常甲基化以及动脉粥样硬化危险因素的DNA甲基化等方面重点阐述DNA甲基化与动脉粥样硬化的关系.     

DNA甲基化在动植物遗传育种中的研究进展

DNA甲基化是真核生物表观遗传学重要的机制之一,对基因转录水平的表达具有重要的调控作用。近年来,DNA甲基化在动植物遗传育种领域的研究引起了人们广泛的关注。我们从DNA甲基化与基因的表达调控、动植物基因组的甲基化状态、甲基敏感扩增片段多态性方法、DNA甲基化与杂种优势,以及DNA甲基化与分子标记等方面,简要综述了国内外有关DNA甲基化在动植物遗传育种研究中的进展,着重于全基因组DNA甲基化模式在动植物遗传育种中的相关研究和应用。     

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。     

基因组DNA甲基化及组蛋白甲基化

在真核生物中,DNA甲基化是一种非常重要的表观遗传学标记,能影响染色质的结构和基因的表达。随着全基因组甲基化测序的发展,全基因组范围内的DNA甲基化水平得以了解。文章概述了基因组中启动子、基因本体、增强子、沉默子和转座子等不同元件的DNA甲基化的研究进展,以及DNA甲基化与基因表达调控间的关系。启动子的DNA甲基化对基因的表达有抑制作用,而基因本体的DNA甲基化与基因的表达关系因物种或细胞类型不同而异。增强子的DNA甲基化状态与基因活性呈反比关系,沉默子则相反呈正相关。转座子的DNA高度甲基化抑制其转座活性,从而维持基因组的稳定性。文章还探讨了DNA甲基化与组蛋白甲基化间的相互作用及其对基因表达、可变剪切、转录的调控作用,以及本领域的未来研究方向。     

基因组DNA甲基化修饰在胚胎干细胞分化过程中的作用

基因组DNA的甲基化修饰通常使基因转录失活,去甲基化或低甲基化则使基因转录活化。但是,胚胎干细胞向各种成体细胞分化过程中相关基因的转录活化与DNA甲基化修饰水平并不呈简单的正性或负性相关。因此,甲基化修饰调节基因转录是一个复杂的过程。目前,对甲基化修饰作用的研究主要集中在基因选择性活化、改变转录因子与靶基因的结合活性、与组蛋白修饰协同作用及其基因表达的阶段特异性等方面。     

质谱技术在DNA甲基化研究中的应用

DNA甲基化是最重要的表观遗传修饰之一,主要发生在哺乳动物基因组Cp G核苷酸序列中的胞嘧啶C-5位点,并与机体生长发育、转座子沉默、X染色体失活及许多疾病的发生相关。但对DNA甲基化的形成、维持和重构的分子机制的认识是有限的,需要从基因组水平寻找最优的DNA甲基化定性和定量分析方法,而质谱技术以高敏感性、高通量、高准确率、高分辨率、快速且重复性好等优势在该研究领域具有较大的应用价值。介绍质谱技术在全基因组DNA甲基化和启动子区甲基化分析中的应用。     

DNA甲基化与脊椎动物胚胎发育

DNA甲基化是指DNA甲基转移酶(DNMT)将DNA序列中的5′胞嘧啶转变为5′甲基胞嘧啶的化学修饰, 可以调控基因的时空特异性表达, 从而影响细胞命运决定和分化等生物学过程。近年来研究发现, DNA甲基化在脊椎动物胚胎早期发育中有重要作用, Dnmt基因的缺失会影响胚胎早期发育和多个器官的形成及分化, 如胚胎早期致死、内脏器官和神经系统终末分化缺陷以及血液发生紊乱等。文章总结了DNA甲基化转移酶在小鼠和斑马鱼发育过程中的动态变化, 并系统阐述了DNA甲基化在胚胎早期发育和器官发生中的作用, 重点揭示DNA 甲基化转移酶与组蛋白甲基化转移酶如何协同调控DNA甲基化从而影响基因转录的分子机理。DNA甲基化作为一种关键的表观遗传学因素, 全面系统地理解其在胚胎发育过程中的作用机制对靶向治疗人类相关疾病有一定的理论指导意义。     

DNA甲基化——肿瘤产生的一种表观遗传学机制

在人类基因组中,DNA甲基化是一种表观遗传修饰,它与肿瘤的发生关系密切。抑癌基因和DNA修复基因的高甲基化、重复序列DNA的低甲基化、某些印记基因的印记丢失与多种肿瘤的发生有关。目前研究发现,基因组中甲基化的水平不仅受DNA 甲基化转移酶（DNMT）的影响,还与组蛋白甲基化、叶酸摄入、RNA干扰等多种因素有关。DNA甲基化在基因转录过程中扮有重要角色,并与组蛋白修饰、染色质构型重塑共同参与转录调控。     

DNA甲基化在植物研究中的应用现状与前景

DNA甲基化是主要发生在CpG双核苷酸序列中的胞嘧啶上的一种表面遗传修饰。它以S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体,在DNA甲基酶的催化下,将甲基转移到胞嘧啶上,生成5-甲基胞嘧啶。DNA甲基化在植物的很多生命过程中具有重要的作用。本文就其作用机制、主要研究应用以及未来的前景进行简单阐述,从而为DNA甲基化在植物遗传学研究中的研究提供理论参考。     

环境因素对DNA甲基化的影响

在哺乳动物中, DNA甲基化是指在DNA 甲基转移酶(DNA-methyl transferase, DNMT)的作用下, 以S-腺苷甲硫氨酸提供甲基供体, 将其甲基转移到脱氧胞嘧啶环第5位碳原子形成甲基化脱氧胞嘧啶的共价修饰。DNA甲基化改变组蛋白和DNA之间的相互作用, 使染色质构象发生改变从而影响基因的表达, 总体来说DNA甲基化水平与基因的表达呈负相关。越来越多的报道证实, 环境因素可以影响表观遗传修饰, 其并没有涉及遗传信息的改变, 所以在一定范围内可以解释表型变化。文章围绕环境因素(温度、营养供给、异常化学因子、早期环境刺激和辐射等)对DNA甲基化产生的影响进行综述, 这些影响包括亲代和子代DNA甲基化的改变及子代行为和表型变化等方面, 以期进一步阐释环境因素与基因互作的关系。     

DNA甲基化与癌症

DNA甲基化是重要的表观遗传修饰,主要发生在DNA的CpG岛. DNA的甲基化通过DNA甲基转移酶（DNA methyltransferases, DNMTs）完成. DNA甲基化参与了细胞分化、基因组稳定性、X染色体失活、基因印记等多种细胞生物学过程.单基因水平及基因组范围内的DNA甲基化改变在肿瘤发生发展中亦发挥重要作用. 抑癌基因的异常甲基化引起的表达抑制,可导致肿瘤细胞的增殖失控和侵袭转移,并参与肿瘤组织的血管生成过程.在许多肿瘤的研究中都发现了基因组整体DNA低甲基化所导致的染色体不稳定性. 本文从DNA的异常高甲基化和低甲基化两方面论述了DNA甲基化在细胞恶变发生发展过程中的改变及其影响,并阐述了DNA甲基化改变在肿瘤诊断和治疗中的作用.     

DNA甲基化在克罗恩病中的调控作用

克罗恩病(Crohn's disease, CD)是一种慢性、反复发作的多病因肠道异质性疾病。在此过程中,CD可显著改变肠道黏膜组织形态及炎症相关基因的甲基化水平,并可影响血细胞炎症基因的甲基化修饰,进而调控相关基因的表达并诱导CD相关的炎症、黏膜损伤等病理反应,这也意味着特定位点的DNA甲基化可作为CD诊疗的潜在分子靶标。该文将综合阐述CD与DNA甲基化修饰的相关性及DNA甲基化作为CD诊断分子标记的可行性。     

Tet双加氧酶在哺乳动物表观遗传调控中的作用

DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰,在哺乳动物的生长发育过程中发挥着举足轻重的功能。DNA甲基化谱式并不是一成不变的,个体发育过程中甲基化谱式如何建立以及如何逆转从而实现基因时空特异性表达,一直是表观遗传领域的重大科学问题。课题以"干细胞全能性建立的表观遗传调控研究"为主要脉络,阐明了Tet双加氧酶介导的DNA去甲基化过程及其在细胞命运决定和哺乳动物发育中的功能。现将对项目启动五年来该课题的主要原创性工作进行综述。     

SPARC基因DNA甲基化与胰腺癌的研究进展

SPARC(Secreted Protein Acidic and Rich in Cysteine)蛋白是一种富含半胱氨酸(Cys)的酸性分泌蛋白,参与细胞增殖、迁移、凋亡及肿瘤血管生成等生物学过程。前期研究表明,DNA甲基化在胰腺癌中广泛地存在,其可能是胰腺癌等消化道恶性肿瘤中富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白(SPARC)表达下调的机制之一。DNA甲基化通常导致某些抑瘤基因的高甲基化失活,SPARC基因是一种抑瘤基因,甲基化能够使其功能性的失活。而通过抑制DNA甲基化可以恢复SPARC的表达,DNA甲基化有望成为胰腺癌早期诊断的潜在生物学标记物以及治疗的靶点。因此,本文主要就SPARC的DNA甲基化在胰腺癌发生发展中的最新研究进展作一综述。     

DNA主动去甲基化的Science之路

DNA甲基化是一种非常重要的表观遗传调控方式,在基因印迹、X染色体失活、转座子与外源DNA的沉默及组织特异性基因的中发挥着重要的作用。在哺乳动物的配子发生过程及从受精到着床的早期胚胎发育阶段,基因组DNA发生大规模的主动去甲基化。但去甲基化的分子机制一直是表观遗传领域的谜题。2009年,Anjana Rao及其同事发现一种DNA双氧化酶TET蛋白能够将5-甲基胞嘧啶氧化成5-羟甲基胞嘧啶,这为DNA去甲基化的机制研究开拓了新的思路。在此基础上,徐国良实验室展开了深入研究,发现TET蛋白能够进一步将5-羟甲基胞嘧啶氧化成5-羧基胞嘧啶,并发现糖苷酶TDG能够特异性地识别并切除DNA中的5-羧基胞嘧啶,进而启动碱基切除修复途径完成DNA去甲基化,从而提出了氧化作用与碱基切除修复途径协同介导的DNA主动去甲基化机制。