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基因启动子甲基化在基因表达调控和细胞分化中的意义

基因启动子甲基化在基因表达调控和细胞分化中的意义

答DNA甲基化在表观遗传学领域还是一个比较热的题目,如果真想很好的了解,可去pubmed找两篇review认真看看.以下是简单的介绍：

DNA甲基化是指生物体在DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase,DNMT) 的催化下,以S-腺苷甲硫氨酸(SAM) 为甲基供体,将甲基转移到特定的碱基上的过程.DNA甲基化可以发生在腺嘌呤的N -6位、胞嘧啶的N -4位、鸟嘌呤的N -7位或胞嘧啶的C-5位等.但在哺乳动物,DNA甲基化主要发生在5’-CpG-3’的C上,生成5-甲基胞嘧啶(5mC) .人类的CpG以两种形式存在,一种是分散于DNA 中,另一种是CpG结构高度聚集的CpG岛.在正常组织里,70 %～90 %的散在的CpG是被甲基修饰的,而CpG岛则是非甲基化的.

一般来 说,DNA甲基化与基因表达呈负相关.不仅启动子区高甲基化与基因表达呈负相关,基因内部的甲基化与基因表达也存在着弱的负相关,而启动子区低甲基化与转 录活性正相关.因此,DNA甲基化是调控基因表达的重要机制,也是一些遗传病以及肿瘤发生的重要机制.

使DNA甲基化的DNMT有两种：DNMT1, 持续性DNA 甲基转移酶,作用于仅有一条链甲基化的DNA 双链, 使其完全甲基化, 可参与DNA 复制双链中的新合成链的甲基化,DNM T1 可能直接与HDAC (组蛋白去乙酰基转移酶) 联合作用阻断转录；DNMT3a和DNMT3b,从头甲基转移酶, 它们可甲基化CpG, 使其半甲基化, 继而全甲基化.从头甲基转移酶可能参与细胞生长分化调控, 其中DNM T3b在肿瘤基因甲基化中起重要作用.

DNA甲基化对调控复制和DNA修复的作用

答DNA复制中常会出现DNA错配的现象，需要进行修复。

在DNA复制前，DNA会在特定的位点进行甲基化修饰，复制后，在确定子链序列正确后才会对子链进行甲基化修饰。如果子链的序列不正确，即出现与模板不互补的情况，DNA聚合酶会通过甲基化来识别正确的DNA序列即模板，然后对另一条链进行修复。

dna的甲基化对真核基因表达调控有何影响

答DNA甲基化是最早发现的修饰途径之一，真核生物中甲基化仅发生于胞嘧啶，即在DNA甲基化转移酶（DNMTs）的作用下的CpG二核苷酸5’端的胞嘧啶转变为5’-甲基胞嘧啶。大量研究表明，DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。DNA甲基化通常抑制基因表达，去甲基化则诱导了基因重新活化和表达。这种DNA修饰方式在不改变基因序列的前提下实现对基因表达的调控。脊椎动物DNA甲基化状态与生长发育调控及生理状态密切相关，比如在肿瘤发生时，抑癌基因CpG岛以外的CpG序列非甲基化程度增加，CpG岛中的CpG则程高度的甲基化状态，导致抑癌基因表达的下降。

原核生物中甲基化多发生在CCA/TGG和GATC序列；真核生物中DNA甲基化一般发生在CpG位点上；哺乳动物DNA甲基化只发生在CpG岛的胞嘧啶，植物甲基化发生在CpG和CpNpG。甲基化会使胞嘧啶转为5-甲基胞嘧啶，CpG位点在基因组是不常见的，主要密集于接近基因启动子的位置，统称为CpG岛。CpG位点的甲基化可以对基因表现有重要的影响。

哺乳动物中，CpG序列在基因组中出现的频率仅有1%，远低于的其它双核苷酸序列。但在基因组的某些区域中CpG序列密度很高，可以达均值的5倍即所谓的CpG岛。通常，CpG岛大约含有500多个碱基，位于基因的启动子区或第一个外显子区。 在哺乳动物基因组中约有4万个CpG岛，而且只有CpG岛的胞嘧啶能够被甲基化。

如何寻找一个基因的甲基化调控位点

答找甲基化位点也就CpG岛一般是有以下几个方法：

1. MSP，亚硫酸氢盐转化后，将你想测的基因区域（如启动子区）转入细菌质粒中，进行测序（金标准）。挑克隆7/10是甲基化的克隆认为这个位点70%甲基化。大概可以测400+片段，但是问题是没有办法太精确，因为测得越多越精确，测太多太贵。

2. 焦磷酸测序，这里指的是Qiagen的PyroMark焦磷酸测序，亚硫酸氢盐转化后，对于启动子片段进行PCR扩增，测序，测出甲基化程度，仪器中Q24有FDA的认证，可以合作开发开发试剂盒。大概可以测60-70bp片段，胜在快速和稳定，但是引物设计成功率不高50%左右，适合小样本。

3. MassARRAY平台进行甲基化检测，用的是质谱法，也是亚硫酸氢盐转化，针对目标片段可以最多到500bp，但是问题是要求样本量一般比较大，位点数*样本数要等于384才好做，至少大于300因为那东西一张片子384，用两次就废了，一周不用完也废了。

4. 甲基化芯片如果你一还没有找到基因那你用这个做个初筛不错。

5. 甲基化测序，这个比较高端，也比较贵，25000一个，一般来说是去筛选未知的一些甲基化位点的方式，全基因组范畴，效果拔群。

DNA甲基化对基因表达的调控机制

答DNA甲基化发生于DNA的CpG island（CG序列密集区）。发生甲基化后，那段DNA就可以和甲基化DNA结合蛋白相结合。结合后DNA链发生高度的紧密排列，其他转录因子，RNA合成酶都无法再结合了，所以这段DNA的基因就无法得到表达了。

一般研究中所涉及的DNA甲基化主要是指发生在CpG二核苷酸中胞嘧啶上第5位碳原子的甲基化过程，其产物称为5—甲基胞嘧啶（5—mC），是植物、动物等真核生物DNA甲基化的主要形式，也是发现的哺乳动物DNA甲基化的唯一形式。

扩展资料

由于Dnmtl和Dnmt3基因家族没有针对CpG二核苷酸序列的特异性，人们因此提出了DNA甲基化转移酶发现靶位点的机制。首先，甲基化转移酶并不是同等地接近所有染色体区域。

具有染色体重构和DNA螺旋酶活性的蛋白质能调节哺乳动物细胞内DNA甲基化，如SNF2家族2个成员ATRX和Lsh；其次，附件因子（蛋白质、RNA等）能召集DNA甲基化转移酶到特定基因组序列或染色体结构中，如pRB蛋白等能够与Dnmtl作用，在S期晚期将它召集到高度甲基化的异染色质区。

参考资料来源：百度百科-DNA甲基化

dna甲基化对基因表达的调控机制

答简单的说，DNA上由GC密集区，称为CpG island, 是DNA甲基转移酶的作用位点，甲基化以后，和DNA甲基化结合蛋白相结合，导致DNA发生致密折叠。最终对基因表达的影响就是位于该区域的基因表达被关闭

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