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1. DNA甲基化简介
2. 原理
3. 酶分类
4. DNA甲基化类型
5.机制
6. 十大DNA甲基化研究核心问题
6.1 植物中的甲基化
6.2 植物中DNA甲基化的主要功能
6.3 DNA甲基化作为生物标志物的潜力
6.4 DNA甲基化检测方法 1. DNA甲基化简介
DNA甲基化#xff08;DNA methy…
目录
1. DNA甲基化简介
2. 原理
3. 酶分类
4. DNA甲基化类型
5.机制
6. 十大DNA甲基化研究核心问题
6.1 植物中的甲基化
6.2 植物中DNA甲基化的主要功能
6.3 DNA甲基化作为生物标志物的潜力
6.4 DNA甲基化检测方法 1. DNA甲基化简介
DNA甲基化DNA methylation为DNA化学修饰的一种形式能够在不改变DNA序列的前提下改变遗传表现。所谓DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶DNA methyltransferaseDNMT的作用下在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5号碳位共价键结合一个甲基基团。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。
2. 原理
DNA甲基化是最早被发现、也是研究最深入的表观遗传调控机制之一。广义上的DNA甲基化是指DNA序列上特定的碱基在DNA甲基转移酶DNA methyltransferaseDNMT的催化作用下以S-腺苷甲硫氨酸S-adenosyl methionineSAM作为甲基供体通过共价键结合的方式获得一个甲基基团的化学修饰过程。这种DNA甲基化修饰可以发生在胞嘧啶的C-5位、腺嘌呤的N-6位及鸟嘌呤的G-7位等位点。
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。DNA甲基化作为一种相对稳定的修饰状态在DNA甲基转移酶的作用下可随DNA的复制过程遗传给新生的子代DNA是一种重要的表观遗传机制。
3. 酶分类
基因组中DNA的甲基化模式是通过DNA甲基转移酶实现的。DNA甲基化酶分为2类即维持DNA甲基化转移酶Dnmtl或维持甲基化酶和从头甲基化酶。根据序列的同源性和功能真核生物DNA甲基化转移酶又分为4类Dnmtl/METl、Dnmt2、CMTs和Dn-mt3。DnmtliiMETl类酶参与CG序列甲基化的维持。
CMTs类酶仅发现在植物中主要特征是它的催化区T和Ⅳ包埋染色体的主区并且特异性地维持CG序列的甲基化。
Dnmt:3类酶在小鼠、人类和斑马鱼中得到鉴定
Dnmt3a和Dnmt3b在未分化的胚胎干细胞中高度表达但在体细胞中表达水平很低。它们的主要作用是从头甲基化但对维持甲基化也起到一定的作用并且负责重复序列的甲基化。
4. DNA甲基化类型
DNA甲基化反应分为2种类型
1一种是2条链均未甲基化的DNA被甲基化称为从头甲基化denovo methylation
2另一种是双链DNA的其中一条链已存在甲基化另一条未甲基化的链被甲基化这种类型称为保留甲基化maintenance methylation。
5.机制
DNA甲基化methylation是真核细胞正常而普遍的修饰方式也是哺乳动物基因表达调控的主要表观遗传学形式。DNA甲基化后核苷酸顺序及其组成虽未发生改变但基因表达受影响。
尽管甲基化修饰有多种方式被修饰位点的碱基可以是腺嘌呤的N-6位、胞嘧啶的N-4位、鸟嘌呤的N-7位和胞嘧啶的C-5位它们分别由不同的DNA甲基化酶催化但大多发生在基因启动子区CpG岛上CpG岛是生物学术语CpG岛主要位于基因的启动子promotor和外显子区域是富含CpG二核苷酸的一些区域长度为300—3000bp。这里CpG是胞嘧啶C—磷酸p—鸟嘌呤G的缩写。。
DNA甲基化时胞嘧啶从DNA双螺旋上突出进入能与酶结合的裂隙中在胞嘧啶甲基转移酶催化下把活性的甲基从S-腺苷甲硫氨酸转移至胞嘧啶5位上形成5-甲基胞嘧啶5-MC。基因启动子区的甲基化可导致转录沉寂。
6. 十大DNA甲基化研究核心问题
总结了十大DNA甲基化研究核心问题
1什么是DNA甲基化
2DNA甲基化的主要形式
3DNA甲基化与去甲基化
4植物中的DNA甲基化
5DNA甲基化的主要功能
6DNA甲基化作为生物标志物的潜力
7DNA甲基化的主要研究方向
8DNA甲基化检测方法
9样本不同如何选择DNA甲基化检测技术
10DNA甲基化数据挖掘等 哺乳动物的甲基化过程
6.1 植物中的甲基化
对于植物而言面对生长环境的改变表观遗传的变异会改变植物DNA的构象从而改变染色质和蛋白质的结构达到调节基因表达从而适应环境的改变。
研究发现当植物面临胁迫时植物基因组中DNA甲基化会发生改变并且这些改变会遗传给后代。所以DNA甲基化的改变能够丰富植物物种的多样性加强植物的环境适应性。
不同于哺乳动物基因组只有CG甲基化植物基因组甲基化有CGCHGCHHH代表任何非G的碱基甲基化。而维持这三种不同的DNA甲基化的分子机制非常复杂。 6.2 植物中DNA甲基化的主要功能
1保持基因组遗传物质的稳定性TE的高甲基化
2调控基因的表达例如开花植物在WGD后通过对基因侧翼的TE高度甲基化来调控其基因的表达--见文献doi/10.1073/pnas.1515170112 6.3 DNA甲基化作为生物标志物的潜力
DNA甲基化标志物是最有应用前景的表观遗传标志物相比基因组动态变化DNA甲基化能够反应环境的影响
6.4 DNA甲基化检测方法
DNA甲基化测序方法全基因组WGBS---这是测DNA甲基化的金标准例如Sanger测序是全基因组测序的金标准准确度最高 常用的DNA甲基化测序有
1全基因组WGBS、oxWGBS等
2简化基因组dRRBS、RRBS、XRBS等
3靶向基因组液相捕获
4靶向基因TBS 对于植物的组织样品经液氮处理过的样品放于-80 摄氏度的超低温冰箱保存用于后续的DNA甲基化测序 参考
百度百科-验证
CpG岛
DNA甲基化涉及的一些问题
常用6种的DNA甲基化测序方法
