DNA在化对基因表达的影响及其在衰老过程中的表现

ＤＮＡ甲基化是真核细胞基因组重要修饰方式之一,参与基因的表达调控。由甲基化结合蛋白参与的复合体在抑制基因表达中发挥着重要作用。ＤＮＡ甲基化表型的维持需要ＤＮＡ甲基转移酶以催化“半甲基化”ＤＮＡ的甲基化。细胞在增龄过程中甲基化水平明显降低,对该过程的基因表达可能具有一定的调控作用。     

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…     

组蛋白赖氨酸的脱甲基化

组蛋白甲基化修饰调节染色质结构与基因转录,影响细胞分化与个体发育。2004年Shi等鉴定了第一个组蛋白脱甲基酶:赖氨酸特异性脱甲基酶1(lysinespecificdemethylase1,LSD1)。这个发现是“组蛋白密码”学说的重要进展,标志着组蛋白脱甲基化研究的开始。     

哺乳动物DNA甲基化酶

哺乳动物ＤＮＡ甲基化酶分子量较大,对蛋白水解酶非常敏感。该酶优先作用于半甲基化ＤＮＡ中的ＧｐＧ序列的胞嘧啶;基Ｃ－端约５００ａａ帱１０个微区构成,具有较强的保守性;而Ｎ－端约３５０ａａ带电荷和极性较强,但易被蛋白酶水解。而甲基化的完成则可能采用“没动”机制。     

核酸(脱)甲基化与内源甲醛及认知损伤

核酸(DNA和RNA)甲基化/脱甲基是表观遗传调控的重要机制.甲醛参与DNA、RNA的甲基化/脱甲基过程,从而影响表观遗传的调节,包括学习记忆等认知功能.然而,甲醛代谢失调将影响核酸的甲基化与脱甲基,使动物的学习记忆能力下降,造成认知损伤.对北京地区604名老人(≥60岁)的调查显示,内源甲醛含量与被试受教育的年限相关,受教育程度越高,内源甲醛含量越低,反之亦然.这些结果表明,内源甲醛在人类学习记忆中扮演重要的角色,"活到老,学到老"可以延缓甲醛代谢失调引起的老年认知损伤.因此,研究内源甲醛代谢与核酸甲基化修饰之间的关系,对探索记忆储存及认知损伤等表观遗传学相关疾病的发生发展机制,具有一定的启示.     

DNA甲基化与哺乳动物生殖

DNA甲基化是表观遗传水平基因表达调控的重要方式之一,对哺乳动物的生长发育具有重要作用。原始生殖细胞的甲基化水平、胚胎发育过程中甲基化的重排以及胎盘发育过程中异常甲基化都与生殖过程密切相关。男性不育、女性自然流产及辅助生殖技术(assisted reproductive technology,ART)的应用也与DNA甲基化有关,通过引起DNA甲基化变化从而影响表观遗传调控的变化。该文对DNA甲基化与哺乳动物生殖作一综述,并阐述DNA甲基化与男性不育、自然流产及ART过程的关系。     

哺乳动物DNA甲基化的功能与作用

甲基化修饰是哺乳动物DNA最常见的复制后调节方式之一,它通过调控基因的表达,在哺乳动物的生长发育过程中发挥重要作用,甲基化异常可导致生长发育异常或肿瘤。     

癌基因及癌相关基因的甲基化研究进展

正常细胞基因具有相对稳定的甲基化类型。由于内外环境因素的影响,这种类型常常发生改变,继而影响基因的表达。在致癌物的作用下,细胞ＤＮＡ普遍呈低甲基化现象,癌基因特异位点的低甲基化将使其异常表达而参与细胞的癌变过程。此外,ＤＮＡ的低甲基化使染色质凝聚发生率碍,在细胞分裂过程中易致染色体易位和丢失。     

DNA甲基化作用对细胞癌变的影响

５－甲基胞嘧啶的形成引起自发脱氨是真核生物中一种普遍存在的内源突变过程。ＤＮＡ甲基化酶具有突变诱导物作用并在癌变中表达增加。癌细胞基因组呈现ＤＮＡ甲基化不足而影响基因组的稳定性;组织特异性基因的启动子区域出现从头甲基化;癌基因多为不充分甲基化导到重新开放或异常表达;抑癌基因多为过度甲基化从而形成突变靶点。ＤＮＡ甲基化效应物可改变癌变相关基因的表达。     

生物法生成可可碱技术

目的:利用含有基因串联表达质粒的大肠杆菌工程菌催化咖啡因制备可可碱。方法:通过分子生物学手段将高活性C1咖啡因脱甲基化酶与葡萄糖脱氢酶串联表达质粒转化大肠杆菌,该脱甲基酶在菌体生长过程中与菌体自身电子传递链相关蛋白偶合,从而赋予菌体脱甲基化功能,结合葡萄糖脱氢酶对辅酶NADH的循环作用,可以高效催化咖啡因1位脱甲基得到可可碱。结果:发酵在线转化,投入咖啡因5 g/L,25 h可可碱产量可达3.01 g/L,转化率大于95%。该催化反应体系无毒性化学试剂污染,转化效率较高。结论:为生物法催化咖啡因生产可可碱路线奠定了前期基础,也为未来生物法制备可可碱技术的工业化研究指明方向。