植物DNA甲基化研究进展

实用临床医学２０１２年第１３卷第５期Ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｉｃａｌＭｅｄｉｃｉｎｅ，２０１２，Ｖｏｌ　１３，Ｎｏ　５　ＤＮＡ甲基化与胃癌的研究进展　史艳芹（综述），冯义朝（审校）　（延安大学医学院附属医院消化内科，陕西延安７１６０００）　关键词：胃癌；表观遗传学；ＤＮＡ甲基化；去甲基化　中图分类号：Ｒ７３５．２　文献标志码：Ａ　文章编号：１００９—８１９４（２０１２）０５—０１３１—０２　胃癌是人类最常见的恶性肿瘤之一．严重威胁　着人们的健康。在胃癌的发生过程中，除ＤＮＡ序列　改变外，有表观遗传学研究基因表达的变化．但不　涉及ＤＮＡ序列的改变。ＤＮＡ甲基化是指由ＤＮＡ甲　基转移酶（ＤＮＭＴ）催化．将活性甲基从Ｓ一腺苷甲硫　氨酸转移到胞嘧啶Ｃ５位上．形成５一甲基胞嘧啶的　化学修饰过程，是一种表观遗传修饰。最近的研究　证明，在正常细胞转化为肿瘤细胞以及肿瘤细胞侵　袭性不断增强的过程中，表观遗传学的改变．特别　是基因的异常甲基化在肿瘤的发生与演进过程中　发挥重要作用［１　。近年来，对胃癌ＤＮＡ异常甲基化　的研究逐渐成为热点。本文对胃癌相关基因甲基化　状态的研究进展以及去甲基化药物的临床应用进　行综述。为寻找胃癌早期诊断的分子标志物及干预　治疗的靶点提供新的思路。　１胃癌相关基因甲基化　１．１脆性组氨酸三联（ＦＨＩＴ）基因　ＦＨＩＴ基因是抑癌基因『４］，位于人类染色体３ｑ１４　区上，其ｅＤＮＡ由ｌＯ个外显子组成，外显子５￣９组　成ｌ长约５００　ｂｐ的开放型阅读框．编码１个由１４７　个氨基酸组成的相对分子量为１６８　０００的蛋白。该　基因表达参与一系列的细胞进程，包括对细胞周期　调控、细胞凋亡和微管活动的调节等。由ＦＨＩＴ基因　启动子区高甲基化导致的表达静默被认为是引起　胃癌发生的分子机制。并且已经在胃癌组织中得到　了证实。胡宏波等　研究发现。７４例胃癌组织中有　３８例发生甲基化，甲基化率为５１．４％，而ＦＨＩＴ基因　在正常胃黏膜组织中均未出现甲基化阳性片断。戴　观荣等［６　３研究的８８例胃癌组织中．有３５例发生了　ＦＨＩＴ基因甲基化，阳性率为４０％，５３例表达ＦＨＩＴ　蛋白，阳性率为６３％。此外，ＦＨＩＴ基因在低分化胃　收稿日期：２０１２—０２—１９　・１３１・　

３９４　Ｊ　Ｍｏｄ　Ｕｒｏｌ，Ｖｏ１．２３　Ｎｏ．５　Ｍａｙ　２０１８　·综　述·　ＤＮＡ甲基化在肾癌中的研究进展　陈　翔综述，郭剑明审校　（复旦大学附属中山医院泌尿外科，上海　２０００３２）　摘要：肾癌是常见的泌尿系恶性肿瘤，病因尚不明确，但已知多种基因突变与。肾癌相关。随着表观遗传研究的深入，已发现ＤＮＡ　甲基化这一表观遗传修饰在’肾癌中起到重要作用。本文从ＤＮＡ甲基化在。肾癌发生中的作用，ＤＮＡ甲基化与肾癌诊断，ＤＮＡ甲　基化在肾癌生存预测的应用，ＤＮＡ甲基化对肾癌耐药及治疗的影响四个方面对近年发表的相关文献进行综述，以期为肾癌治疗　提供新思路。　关键词：肾癌；ＤＮＡ甲基化；表观遗传　中图分类号：Ｒ７３７　文献标志码：Ｒ　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９　８２９１．２０１８．０５．０２０　肾癌是泌尿系统常见肿瘤，占成人恶性肿瘤的　２　～３　，以肾透明细胞癌（ｃｌｅａｒ　ｃｅｌｌ　ｒｅｎａｌ　ｃｅｌｌ　ｃａｒ—　ｃｉｎｏｍａ，ｃｃＲＣＣ）最常见，其中约２５　的患者在初诊时　已有转移＿１］。肾癌的发病原因尚不清楚，可能与基因　改变有关。尽管局限性肾癌可通过手术根治，但　３Ｏ　的患者出现术后复发或转移　ｊ。肾癌对放化疗　高度抵抗，目前对转移性’肾癌仍缺乏根治手段，通常　采用靶向药物治疗以延长生存期　］。　表观遗传学主要研究影响基因表型但不涉及　ＤＮＡ序列改变的遗传调控机制，包括但不限于　ＤＮＡ、ｍＲＮＡ和组蛋白的各类共价修饰以及非编码　ＲＮＡ的转录调控作用。和遗传学改变类似，表观遗　传改变在肿瘤的发生和进展中也起到重要作用，其中　以ＤＮＡ甲基化的研究最为深入。ＤＮＡ甲基化是指　在ＣｐＧ双核苷酸的胞嘧啶环５位碳原子上连接甲　基，是一种可遗传、可逆的共价修饰，主要由ＤＮＡ甲　基转移酶引发并维持。启动子和增强子区域的甲基　化可导致基因转录活性降低，下调蛋白表达水平　Ｊ。　目前已有不少ＤＮＡ甲基化与肿瘤发生、诊断、预后、　耐药和治疗相关的报道，现对ＤＮＡ甲基化在肾癌中　的研究进展进行综述。　１　ＤＮＡ甲基化与肾癌的发生和进展　肾癌的发生与多种基因的突变、激活和抑制有　关；这些基因同时受遗传和表观遗传调控，两种调控　机制在不同基因中的重要性不一。既往研究已发现，　绝大部分家族性ｃｃＲＣＣ和７０　的散发性ｃｃＲＣＣ病　例中存在ｖｏｎ　Ｈｉｐｐｅｌ—Ｌｉｎｄａｕ（ＶＨＬ）基因失活和低　氧诱导因子（ｈｙｐｏｘｉａ　ｉｎｄｕｃｉｂｌｅ　ｆａｃｔｏｒ，ＨＩＦ）累积，促　收稿日期：２０１７－１０－１１　修回日期：２０１８　０卜Ｏ８　基金项目：国家自然科学基金面上项目（Ｎｏ．８１４７２３７６）　通信作者：郭剑明，教授．研究方向：泌尿生殖系统肿瘤．　Ｅ—ｍａｉｌ：ｇｕｏ．ｊｉａｎｍｉｎｇ＠Ｚ８　ｈｏｓｐｉｔａ１．ｓｈ．ｃｎ　作者简介：陈翔（１　９９１一），男（汉族），博士研究生在读．　Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｘｉａｎｇ０７９７０＠１　６３．ｃｏｍ　进肾癌发生和血管生成　］。ＶＨＩ　基因的失活可由基　因突变或启动子甲基化造成，其中仅７　的ＶＨＩ　失　活由启动子甲基化造成，且与基因突变互斥，说明表　观遗传改变并非ＶＨＬ失活的主要原因　］。肾癌存　在遗传异质性，在ＶＨＩ　／ＨＩＦ通路外，也存在其他基　因的启动子甲基化失活，这可能与ＶＨＬ／ＨＩＦ通路　靶向药物耐药有关＿７］。　ＲＩＣＫＥＴＴＳ等　发现４Ｏ　的肾癌肿瘤组织中　存在ＯＶＯＬ１基因启动子甲基化；该基因的产物可抑　制转录因子ｃ—Ｍｙｅ的表达，其甲基化则增加ｃ—Ｍｙｃ　表达，激活多种癌基因，促进肾癌的发生。抑制转化　生长因子ｐ（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇ　ｇｒｏｗｔｈ　ｆａｃｔｏｒ　ｐ，ＴＧＦ￣）信　号通路的ＳＭＡＤ６基因也在肾癌中被发现存在高甲　基化，可激活ＴＧＦ８通路并促进肿瘤增殖　］。ＴＥＺ—　ＶＡＬ等［１。］发现促肾上腺皮质激素释放结合蛋白基　因（ｃｏｒｔｉｃｏｔｒｏｐｉｎ　ｒｅｌｅａｓｉｎｇ　ｈｏｒｍｏｎｅ—ｂｉｎｄｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｉｎ，　ＣＲＨＢＰ）甲基化可促进肾癌的转移，提示肾上腺轴激　素在肾癌的进展中可能起到一定的作用。ＣＨＤ５这　一抑癌基因的表达产物可抑制肿瘤上皮间质转化及　肿瘤干细胞的产生。肾癌中ＣＨＤ５几乎不发生突　变，但在４４　的肾癌组织中因启动子甲基化而处于　沉默状态，使肿瘤易于迁移和侵袭［１　。ＮＥＬＬ１和　ＮＥＩ　Ｉ　２蛋白分别与骨和神经发育相关。ＮＡＫＡ　ＭＵＲＡ等　发现。肾癌细胞系和组织中这两个基因　存在启动子甲基化，蛋白表达低于正常肾组织；而去　甲基化药物处理可增加其表达，增加癌细胞的粘附　性，抑制其迁移，这提示ＮＥＩ　Ｌ１／２甲基化可能在肾　癌的进展中发挥作用。　含胱天蛋白酶募集域的凋亡相关斑点样蛋白　（ａｐｏｐｔｏｓｉｓ—ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ　ｓｐｅｃｋ—ｌｉｋｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　ＣＡＲＤ，ＡＳＣ）能够诱发细胞凋亡；该基因在肾癌组织　和细胞系中因启动子甲基化而低表达，且甲基化水平　

DNA甲基化在植物生长发育中的作用

安徽农业科学.JmanalofAnhuiAgi.Sci.2OO7.35(2D-’6368—6369责任编辑罗芸责任校对李洪

DNA甲基化在植物生长发育中的作用

黑淑梅,慕明涛(延安大学生命科学学院,陕西延安716ooo)

摘要DNA甲基化是植物体细胞基因组中一种常见的DNA共价修饰

方式.在植物的正常生长发育中,DNA甲基化与外来基因的防御, 内源基因表达的调节及转基因沉默等之间有着极大的关系.

关键词植物;DNA甲基化;生长发育;基因沉默 中图分类号Q783文献标识码A文章编号0517—6611(2o07)21一

O6368—02

E敝tofDNAMethylationonthePlantGrowfllandDevelopment HEI~m-meietal(CollegeofLifeScience,YananUniversity.Yanan,Shaanxi

716000) Ahm.actDNAmethyhtionwasconsideredasoneofthe{XRIlinonformsofD

NAmodlfieationinplantcellgenomes,andwa$akeyregulatorofplantde.

velopment.Int}li8r~iewtherecentfmaingstodemonstratetheiIII衄nrelationsofDNAmethyhtionwitIlthenormalg~owthanddevelopmentofplan

t. withtheinbreakofepigeneticgenes,withtheexpressionofendogenousgenes,

andwithgenesilencingwel’efocusedon.

KeywordsPlant;DNAmethyhtion:Growthanddevelopment;Genesilencing

安徽农业科学，Ｊｏｕｍａｌ　ｏｆＡｎｈｕｉ　Ａｇｎ．Ｓｃｉ．２００７。３５（３６）：１１７５７，１１７５９　责任编辑孙红忠责任校对李洪　植物ＤＮＡ的甲基化及其生物学功能　孟凡荣，司志飞，刘昊英（河南农业大学生命科学学院，河南郑州４５００ｏ２）　摘要ＤＮＡ甲基化是生物体内普遍存在的一种基因修饰现象，在生物体内发挥着重要的生物学功能。大量研究表明，ＤＮＡ甲基化不仅　可以遗传，而且存在特定的动态变化模式。综述了植物ＤＮＡ甲基化的特点、模式以及它们与植物生长、发育和基因表达调控的关系。　关键词植物；ＤＮＡ甲基化；生长发育　中图分类号Ｑ９４６　文献标识码Ａ　文章编号０５１７—６６１１（￣ｏ７）３６—１１７５７—０１　ＤＮＡ　ＭｅｍｙＬａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｔｓ　Ｂｉｏｋ　ｌ　Ｒｏｌｅ　ｉｎ　Ｐｌａｎｔ　’　ＭＥＮＧ　Ｆａｎ－ｒａｎｇ　ｅｔ　ａＩ（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＬｉｆｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｈｅｎａｎ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ，ｌ　ｌＩ１ｍ１　４５（Ｘ）０２）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　ＤＮＡ　ｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ＣＯｌＴｌｌｎｏｎ　ＤＮＡ￣Ｍｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｅｕｋａｒｙｏｔｅｓ，ｗｈｉｃｈ　ｐｌａｙｓ　ａｎ　”Ｉ１ｍ１ｔ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｐｌａｎｔ　ｇｒｏｗｔｈ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．　Ｍａｎｙ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ＤＮＡ　ｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ　ｃａｎ　ｂｅ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｉｎｈｅｒｉｔｅｄ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｄ１ａ　ｉｎ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｉｎ　ｐｌａｎｔ．Ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｏｆ　ＤＮＡ　ｎ　ｔｈｙｌａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｆｕｎｅｔｉｏｒｔｓ　ｉｎｖｏｌｖｅｄ　ｉｎ　ｐｌａｎｔ　ｇｒｏｗｔｈ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｅｎｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｔｅ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｖｉｅｗ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｐｌａｎｔ；ＤＮＡｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ；Ｇｒｏｗｔｈ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ＤＮＡ甲基化是生物体内普遍存在的一种基因修饰现象。　它是利用甲基转移酶的催化作用，将Ｓ＿腺苷甲硫氨酸的甲基　转移到ＤＮＡ嘧啶或嘌呤环特定位置而完成的。许多研究表　明，ＤＮＡ甲基化作用在生物体内发挥着重要的作用，因而　ＤＮＡ的甲基化已成为分子遗传学领域研究的热点之一。　１甲基化胞嘧啶在植物基因组中的分布　早期的研究报道，植物基因组中ＤＮＡ甲基化主要发生　在ＣｐＧ和ｃｐＮｐＧ这样一些对称序列中的胞嘧啶ｕ』。一般认　为，这种对称性结构为甲基化在细胞分裂过程中能够世代相　传提供了可能。后来的研究表明，在非对称序列中也存在甲　基化胞嘧啶。　甲基化胞嘧啶并非随机分布于植物基因组中，而是集中　分布在像着丝点周围、端粒区、核仁组织区以及逆转录因子　等一些重复序列内　２Ｊ。玉米基因组中，各种逆转录因子群占　总基因组的５０％；大豆基因组中，有１００万个类似的逆转录　因子拷贝，占总基因组的２５％。在植物基因组中甲基化的胞　嘧啶大部分位于高度甲基化的逆转录因子区，再加上这些逆　转录因子区一般处于高度浓缩的异染色质区内，所以这些逆　转录因子通常处于非活跃状态。　２　ＤＮＡ甲基化与植物的生长发育　２．１植物发育过程中ＤＮＡ甲基化模式的变化　高等植物　在不同的生长发育阶段具有不同的甲基化模式，研究表明　ＤＮＡ甲基化在植物基因的时空表达调控方面发挥着重要作　用ｌ引。Ｒｕｉｚ等【　Ｊ的研究表明，拟南芥从营养器官到生殖器官　的甲基化水平是逐渐增高的。通过反义技术将甲基转移酶　（ＭＥＴ１）基因的表达抑制后，拟南芥ＤＮＡ甲基化水平降低了　１０％～１００％，且转基因植株表现出顶端优势丧失、植株变矮、　根系不发达、花器同源异型化、育性下降等一系列的反常现　象，甲基化水平越低，对发育的影响越大Ｌ５Ｊ。在番茄中，幼苗　的ＤＮＡ甲基化水平要比成熟叶低约２ｏ％＿５ｊ。可见，依赖于　ＤＮＡ甲基化的基因表达调控在高等植物细胞分化与生长发　育中发挥着重要作用。　２．２　ＤＮＡ甲基化与春化作用的关系春化信号为即将发育　基金项目　作者简介　收稿日期　国家自然科学基金项目（３０３００１９５）。　孟凡荣（１９７３一），女，山西古县人，博士，副教授，从事分子　遗传学方面的研究。　２唧－０８－０７　成花序分生组织的活性分裂细胞所感知，这些信号能通过有　丝分裂进行传递，但不能通过减数分裂传递。用５一甲基胞苷　（５－ａｚａＣ）处理冬麦后，可以提早开花日期，并产生类似春化的　反应。这种反应只对冬性品种有效，对春性品种不敏感。将　甲基转移酶基因的反义序列导入小麦后，转基因植株表现出　了类似的反应。表明冬小麦的春化过程伴随着甲基化模式　的改变，ＤＮＡ甲基化和脱甲基化作用可能参与了春化相关基　因的启动或关闭Ｌ６』。低温可以诱导植物的去甲基化在组培　的烟草细胞和发芽的拟南芥种子中也得到了证实＿５Ｊ。　２．３　ＤＮＡ甲基化与基因组印记来自双亲的基因组对种子　发育的贡献是不同的，研究表明母本基因组很重要，父本基　因组存在基因沉默现象。①母体效应。胚胎是由单倍体的　雌配子体发育而来，雌配子体又深处母体组织的环境中，因　而，母体效应是种子胚胎完全分化和发育所必需的。目前，　已经知道一些在种子发育中表现母体配子体效应的基因和　一些表现母体孢子体效应的基因。②父本基因组印记。采　用原位杂交技术发现，授粉后的三倍体中心细胞核中，仅有　两个ＩＩｌｅａ位点转录。ＲＴ－ＰＣＲ分析表明，父本来源的ＭＥＡ基　因在胚乳和球形胚中期的胚胎中发生了沉默。但是，Ｉｎｅａ突　变体的种子不正常表型可被ｄｄｍｌ（ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｉｎ　ＤＮＡ　ｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ１）突变体部分矫正，由于ｄｄｍｌ突变体的基因组甲　基化程度降低３０％，所以，ｍｅａ位点基因组印记的发生可能　与染色质的组织构成变化有关。另有研究表明，这种父本基　因组印记在种子早期发育中是普遍存在的＿７－粤Ｊ。　３　ｍ　甲基化与基因表达调控　研究发现，非活跃转录基因的ＤＮＡ甲基化程度普遍高　于活跃转录的基因，而且含有甲基化ＤＮＡ的非活跃基因，在　基因活化后通常伴随失去甲基基团，ＤＮＡ甲基化、去甲基化　作用与基因表达调节密切相关，关于ＤＮＡ甲基化调控基因　转录的分子机制主要有两种可能：一是ＤＮＡ甲基化直接干　扰了转录因子与启动子的结合　；二是甲基化的ＤＮＡ上特　异结合了甲基结合蛋白（ＭＢＤ），进而召募了转录抑制复合体　（包括共抑制因子及组蛋白脱乙酰基酶等因子），诱发了组蛋　白的脱乙酰化，导致染色体结构的变化及转录的抑制　“　。　目前，更多的实验证据都支持第二种机制。　（下转第１１７５９页）