DNA methylation

定義：DNA堿基上共價(jià)連接甲基基團(tuán)的化學(xué)修飾。細(xì)菌中的甲基化常發(fā)生在腺嘌呤的第六位氨基與胞嘧啶的第五位碳原子上。哺乳動(dòng)物中的甲基化主要是二核苷酸CpG上胞嘧啶的第五位碳原子，生成m5CpG。DNA的不同甲基化狀態(tài)（過(guò)甲基化與去甲基化）與基因的活性和功能有關(guān)。

學(xué)科：生物化學(xué)與分子生物學(xué)_遺傳信息傳遞與基因表達(dá)調(diào)控_基因表達(dá)調(diào)控_修復(fù)

相關(guān)名詞：表觀遺傳修飾 甲基轉(zhuǎn)移酶 轉(zhuǎn)座子 轉(zhuǎn)錄調(diào)控

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【延伸閱讀】

DNA甲基化是生物體最重要的表觀遺傳修飾之一，對(duì)基因表達(dá)和基因組穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。DNA甲基化是指在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的催化下，以S-腺苷甲硫氨酸（SAM）為甲基供體，將甲基轉(zhuǎn)移到胞嘧啶的5’號(hào)碳原子上形成5-甲基胞嘧啶的過(guò)程，形成的DNA甲基化可以通過(guò)有絲分裂或者減數(shù)分裂在后代進(jìn)行遺傳。在哺乳動(dòng)物中，DNA甲基化是必不可少的，它廣泛存在于轉(zhuǎn)座子元件、功能基因編碼群和重復(fù)的DNA中，且?guī)缀跛械募谆嬖谟贑pG二核苷酸對(duì)中；在植物基因組中存在三種類型的甲基化序列：對(duì)稱的CG序列、不對(duì)稱的CHG和CHH序列，在植物的生產(chǎn)發(fā)育及進(jìn)化過(guò)程中起著重要的調(diào)節(jié)作用。DNA甲基化可以稱作是細(xì)胞記憶的一種機(jī)制，是表觀遺傳學(xué)研究的“主角”。DNA甲基化反應(yīng)分為兩種類型：一種是從頭甲基化，指對(duì)非甲基化的DNA（2條鏈均未甲基化）進(jìn)行甲基化修飾，主要發(fā)生在胚胎發(fā)育的早期，用于胚胎早期細(xì)胞設(shè)定甲基化狀態(tài)；另一種是保留甲基化，即DNA的一條鏈已存在甲基化，另一條未甲基化的鏈被甲基化。

大量研究表明，DNA甲基化參與生物體的轉(zhuǎn)錄調(diào)控、基因組印記、X染色體失活、發(fā)育和癌癥發(fā)生等多種過(guò)程。DNA甲基化能引起染色體結(jié)構(gòu)、DNA構(gòu)象、DNA穩(wěn)定性及DNA與蛋白質(zhì)相互作用方式改變，從而控制基因的表達(dá)。轉(zhuǎn)座子的高甲基化可保持基因組遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性，順式作用元件的動(dòng)態(tài)甲基化可以調(diào)控基因的表達(dá)。

DNA甲基化在動(dòng)植物育種、疾病檢測(cè)和環(huán)境治理等方面有廣泛的應(yīng)用。通過(guò)亞硫酸鹽測(cè)序、簡(jiǎn)化代表性重亞硫酸鹽測(cè)序、全基因組重亞硫酸鹽測(cè)序和免疫沉淀測(cè)序等方法檢測(cè)DNA甲基化水平，可應(yīng)用于癌癥、心血管疾病、遺傳性疾病和精神疾病等疾病的早期診斷和預(yù)后評(píng)估。同時(shí)，DNA甲基化也可作為分子標(biāo)記和基因組編輯的靶點(diǎn)，用于動(dòng)植物育種和環(huán)境治理。

責(zé)任編輯：張鵬輝