DNA甲基化在转录起始发挥的作用..pptVIP

第六组 ：吴密 钟亮晶 雷雨田 宋学友 吴玲 表观遗传学 - 简介 表观遗传学是研究表观遗传变异的遗传学分支学科。表观遗传变异（epigenetic?variation）是指，在基因的DNA序列没有发生改变的情况下，基因功能发生了可遗传的变化，并最终导致了表型的变化。它并不符合孟德尔遗传规律的核内遗传。由此我们可以认为，基因组含有两类遗传信息，一类是传统意义上的遗传信息，即DNA?序列所提供的遗传信息；另一类是表观遗传学信息，它提供了何时、何地、以何种方式去应用遗传信息的指令。 在表观遗传中，DNA序列不发生变化，但基因表达却发生了可遗传的改变。DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5碳位以共价键结合一个甲基基团。正常情况下，人类基因组中的“垃圾”序列的CpG二核苷酸相对稀少，并且总是处于甲基化状态；与之相反，人类基因组中大小为100-1000?bp左右且富含CpG二核苷酸的CpG岛则总是处于未甲基化状态，并且与56%的人类基因组编码基因相关。人类基因组序列草图分析结果表明，人类基因组CpG岛约为28890个，大部分染色体每1?Mb就有5-15个CpG岛，平均值为每Mb含10.5个CpG岛，CpG岛的数目与基因密度有良好的对应关系。由于DNA甲基化与人类发育和肿瘤疾病的密切关系，特别是CpG岛甲基化所致抑癌基因转录失活问题，DNA甲基化已经成为表观遗传学和表观基因组学的重要研究内容。 表观遗传学研究对象 DNA甲基化 组蛋白修饰 RNA调控（RNA干扰，microRNA, long non-coding RNA等) DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，在基因组CpG岛的CpG二核苷酸的胞嘧啶5‘碳位共价键结合一个甲基基团。 作用： 是哺乳动物基因表达调控的主要形式。 DNA甲基化特点： 可遗传的，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂能在细胞或个体世代间遗传； 是基因表达的改变; 没有DNA序列的变化，或不能用DNA序列变化来解释。 在DNA甲基化过程中，胞嘧啶DNA双螺旋突出进入与酶结合部位的裂隙，通过胞嘧啶甲基转移酶把活性甲基从甲硫氨酸转移至5’胞嘧啶位上，形成5’甲基胞嘧啶。 2类甲基转移酶： 维持甲基化的DNA甲基转移酶Dnmtl： 使复制后形成的半甲基化DNA进行全甲基化；获得与亲本DNA完全相同的甲基化形式。 S期：Dnmt1与其相关蛋白DMAP1共同定位于复制叉处 重新甲基化的DNA 甲基转移酶Dnmt3a和Dnmt3b： 在没有甲基化的DNA双链上进行甲基化 在不同的细胞周期其位置会发生改变，如小鼠成纤维细胞中Dnmt3a、异染色质蛋白HP1以及甲基化DNA结合蛋白MeCP2都定位于复制晚期的异染色质着丝粒周围，而Dnmt3b则普遍存在于核内； 在胚胎干细胞中，Dnmt3a、Dnmt3b和HP1则都定位于着丝粒周围。 CpG岛的甲基化改变了染色质结构，造成高度螺旋化，失去了DNase敏感性，阻止了启动子的活化，同时能够与甲基化CpG结合蛋白质结合，如组蛋白去乙酰化酶等，可以抑制基因的表达。 甲基化DNA 可直接作用于甲基化敏感转录因子E2F、CREB、A P2、NF2KB、Cmyb、Ets使其失去结合DNA的功能，阻断转录 甲基化CPG 粘附分子可作用于甲基化非敏感转录因子(SP1、CTF、YY1) , 使它们失活, 从而阻断转录。 CpG岛（CpG Island）：GC含量可bp达60%，长度为300-3000bp的区段。 CpG岛的结构特征： 一般以1－2kb的DNA长度范围内，（G＋C）含量超过60％（正常的为20％），并有高浓度的CpG二核苷酸，高出平均水平10～20倍。 CG岛通常是一些稀有的内切酶的切点，如果基因组中这种限制位点的紧密成簇，则表明含有CG岛，然后进行Southern印迹可鉴定基因。 人基因组内有45000个CpG岛，其中16000个在Alu序列中，还存在29000个CpG岛; 组成型表达的基因中100％含有CpG，在组织特异性表达的基因中40％有CpG。 没有甲基化的C极易变成U而被修复，甲基化C脱氨基后形成T，因此CpG序列容易丢失。 在两个CpG岛之间有8－10碱基的重复序列，该序列决定了甲基化发生的地点。 CpG甲基化形成机制： 甲基化酶： Dam甲基化酶：催化GATC中的A甲基化（原核） Dcm甲基化酶：催化CCGG中2位C甲基化（原核，JM109,HB101） 真核生物甲基化酶：CpG的C形成5‘－甲基胞嘧啶 维持甲基化酶（maintenance DNA methyltransferase) (dnmt1) :在甲基化双链中只有亲代是甲基化的，而子代为非甲基化。此酶识别亲代甲基化