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DNA甲基化与肿瘤发生的关系探究
DNA是生物体内最基本的信息单位。
在细胞分裂或繁殖过程中，DNA会复制并传递信息。
然而，随着年龄的增长以及外界环境的干扰，DNA分子容易发生甲基化，从而影响生物体的正常功能。
在这些干扰中，特别需要关注的是DNA甲基化与肿瘤的关系。
DNA甲基化是指通过在DNA上附加甲基基团来改变其结构和功能。
它是许多生物学过程的关键，包括基因表达调节和脱氧核糖核酸(DNA)的稳定性。
甲基化也与一些疾病的发生和发展有关，包括肿瘤。
许多研究表明DNA甲基化与肿瘤形成和发展有密切关系。
肿瘤是由基因突变引起的，甲基化就是一种基因突变。
如果DNA分子部位上的甲基化过多，就可能导致某些基因的表达出现异常，从而使肿瘤细胞的数量快速增长。
与此相对应，不足的甲基化是肿瘤发展的另一种方式。
DNA甲基化是由DNA甲基转移酶(MTases)催化的。
MTases这类酶在体内扮演着非常重要的角色，它们在细胞的DNA复制和分化过程中对基因组提供了保护作用。
与此相反，MTases 变异可能会导致DNA发生过度甲基化，加重肿瘤细胞在基因表达调节上的缺陷。
在肿瘤治疗过程中，DNA甲基化被广泛用于肿瘤分析和诊断。
甲基化处理已成为一种广泛使用的技术，它可以检测DNA上的甲基化模式，从而判断肿瘤的类型。
此外，甲基化合物也被用于药物治疗。
总之，DNA甲基化是基因表达和调控的关键过程。
其异常与许多疾病，特别是肿瘤的发生有密切关系。
虽然尚有许多研究需要进行，但理解DNA甲基化的作用可能会有助于开发更有效的肿瘤治疗方法。
DNA甲基化与肿瘤发生的关系在现代生物学领域，DNA甲基化是一个非常热门的话题。
它是指DNA分子中的甲基基团与某些特定的碱基结合形成的化学修饰，起到了调控基因表达及细胞分化的作用。
然而，当这种甲基化出现异常的时候，就可能会像导致一系列疾病，尤其是癌症的发生。
那么，DNA甲基化与肿瘤的关系到底是什么呢？本文将对相关知识进行探究。
回顾DNA甲基化的基本特点，其是在DNA链上甲基化修饰的一种常见方式，主要是在CpG二核苷酸中的C基上连接甲基，形成5-甲基脱氧胞嘧啶（5-mdC）。
而DNA甲基化的具体机理，主要包括甲基转移酶（MTases）、DNA甲基化酶（DNMTs）和DNA去甲基化酶（DMEs）等关键酶的参与。
DNMT1是在DNA复制中起到维持每个细胞的甲基化模式的作用，而DNMT3A和DNMT3B则起到新甲基化的作用。
DMEs则是DNA去甲基化的关键酶，可帮助身体清除已经甲基化的基因序列。
近年来，许多研究表明，DNA甲基化在肿瘤发生过程中扮演了重要角色。
主要是因为DNA甲基化的改变可以导致一系列基因的失控，从而影响基因表达和调节细胞生长及分化等多种生物过程。
比如，临床上已经证明，许多肿瘤细胞的DNA甲基化水平明显高于正常细胞。
这是因为在肿瘤细胞中，很多正常调控基因的甲基化表现出了异常，并导致它们长时间处于开启或闭合状态，继而催生恶性细胞的出现。
此外，一些关键的甲基化修饰酶也可能会在肿瘤中出现突变或失调，进一步加剧了DNA甲基化与肿瘤的关联。
更具体来说，目前已经发现了不少关于DNA甲基化与肿瘤之间相互作用的实验结果。
例如，有些研究发现肺癌细胞中，DNMT1的过量表达导致正常肺细胞的增殖被快速抑制，从而进一步推断出其对肿瘤细胞的生长和分裂也会产生类似的抑制作用。
而其他一些研究则发现，正常阴茎疣组织DNA甲基化的比例要低于疣状血管瘤组织，这一差异可能是肿瘤发生的重要标记之一，有望帮助临床提前诊断相关疾病。
DNA甲基化与肿瘤发生的相关性探究随着生物学研究的不断深入，人们对于癌症的认识也不断提高。
DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰，不仅在正常细胞功能维持中发挥着重要作用，在肿瘤发生中也扮演着至关重要的角色。
本文主要探究DNA甲基化与肿瘤发生的相关性，并阐述这种关系的可能作用机制。
DNA甲基化是指在DNA分子的胞嘧啶环上附加一个甲基基团的过程，常见于CpG二核苷酸。
DNA甲基化一直被认为是一种基本的表观遗传修饰方式，它通过改变基因表达的方式影响细胞功能。
在正常的细胞分化和发育过程中，DNA甲基化特别是去甲基化修饰水平的变化在基因表达调控中起着非常重要的作用。
然而，在癌症细胞中，DNA甲基化的模式显著改变，特别是由于CpG岛的高度甲基化和普遍的去甲基化损失。
这种变化首先会导致基因的沉默和激活出现问题，而且还会使得DNA受到损害、易于突变等，最终为癌症的发生提供了基础条件。
DNA甲基化异常与肿瘤的关系一直是科学家们的关注点之一。
早在20世纪80年代初，人们就发现，在多种癌症中，某些基因CpG岛区域明显的甲基化，这种现象也就被称为"甲基化的失控"。
众多的研究表明，DNA甲基化异常与多种癌症的发生息息相关。
例如DNA甲基转移酶1(DNMT1)过表达可以促进黑色素瘤、前列腺癌等的恶化；DNA去甲基化酶1(TET1)的消失可导致口腔癌的发生；而霍奇金病也与DNA甲基化失控有关。
这些表明了DNA甲基化对于肿瘤发生的重要意义。
那么DNA甲基化模式的改变如何对于肿瘤的发生提供基础呢？主要是以下几个方面的影响。
首先，DNA甲基化模式的改变会直接导致细胞增殖和凋亡失控。
其次，DNA甲基化模式的改变可能会导致DNA结构的改变，影响功能蛋白的结构和功能，从而引起癌细胞的突变和分化。
此外，DNA甲基化模式的改变还可能导致某些关键基因的表达异常，从而引起肿瘤的发生和发展。
总之，DNA甲基化失控可能导致基因沉默、功能失调、循环方式的改变等等，极大的影响了机体的正常运转，从而间接促进了癌细胞的发生和发展。
DNA甲基化与肿瘤发生的相关性分析近年来，肿瘤发病率逐年上升，对人们的生命健康造成了很大的威胁，而DNA甲基化作为一种和肿瘤密切相关的现象，对于揭示肿瘤机制、早期诊断和治疗具有重要的意义。
本文将探讨DNA甲基化与肿瘤发生的相关性，分析DNA甲基化的作用机制以及目前研究进展情况。
一、DNA甲基化的作用机制DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰方式，它指的是通过向DNA分子中的胞嘧啶(C)基上加一个甲基(-CH3)，加入甲基后这些碱基就变成了甲基脱氧胞嘧啶(me-C)，其机制过程如下：甲基化是通过催化作用完成的，甲基转移酶(MTase)将甲基转移到靶DNA序列的CpG位点上，形成一个甲基化的胞嘧啶(CmG)。
在人体细胞中，CpG某些区域特别富含，我们称之为CpG岛。
CpG岛正常情况下不甲基化，但在不良环境下(如感染、高温等)会发生非常规甲基化，导致基因沉默、DNA稳定性丧失等病理现象。
二、DNA甲基化与肿瘤发生的相关性许多研究表明，DNA甲基化是与肿瘤发生密切相关的。
肿瘤的发生通常会伴随着一些突变，而这些突变往往发生在DNA甲基化的CpG位点上。
这些位点的异常甲基化会导致瘤基因(促癌基因)的表达增加，肿瘤抑制因子(抑癌基因)的表达降低，从而加速肿瘤的发生、发展。
细胞过度增殖、应激、DNA损伤等过程也会导致DNA甲基化的紊乱，为癌症预备臀跟。
三、DNA甲基化与肿瘤治疗目前，针对DNA甲基化的治疗策略主要有两种：DNA甲基化抑制剂和DNA甲基化修饰酶的靶向治疗。
1. DNA甲基化抑制剂DNA甲基化抑制剂是一类可抑制DNA甲基转移酶(DNMT)活性，从而逆转甲基化状态的化学药物。
一些动物实验和临床实验表明，这种化学药物有一定的抗肿瘤效果。
在临床治疗中，常用的DNA甲基化抑制剂有5-氮杂胞嘧啶、阿扎胞苷等。
2. DNA甲基化修饰酶的靶向治疗目前，对DNA甲基化修饰酶(DNMTs)进行靶向治疗已经成为研究的重点之一。
DNA甲基化和肿瘤的关系研究随着现代医学的不断进步，越来越多的科学家开始关注DNA甲基化和肿瘤之间的关系。
DNA甲基化是指DNA分子上一种化学修饰现象，即在CpG位点上的C基因上连接了一个甲基基团。
在正常情况下，DNA甲基化对基因的调控、表达和维持染色体结构发挥重要作用，但是在肿瘤细胞中，DNA甲基化异常会导致基因的失调和表达异常，从而参与了肿瘤的发展和进展。
肿瘤细胞的基因组中大量的甲基化位点发生了甲基化改变，并且这些位点的甲基化状态会影响肿瘤的分化、生长和转移。
其中，DNA甲基转移酶(DNMTs)和DNA甲基化标记(MeDs)在肿瘤中占据了重要位置。
生命科学家们在这些关键基因的研究中发现了许多DNA甲基化和肿瘤之间的深刻联系。
首先，许多肿瘤患者的DNA甲基化状况是不正常的。
近年来，大量的临床研究表明，DNA甲基化变化与肿瘤之间存在着密切的关系。
例如，DNA甲基转移酶(DNMT3A)过度表达与急性髓性白血病等癌症有高度相关。
DNMT3A诱导的生长抑制和凋亡已被证明，在浆细胞病、恶性淋巴瘤等恶性肿瘤中发挥了重要作用。
其次，DNA甲基化在肿瘤发展的过程中发挥着重要的作用。
以结肠癌为例，许多关键基因的DNA甲基化发生了明显的变化，导致失控的细胞增殖和突变。
例如，DNA甲基转移酶(DNMT1)可以导致WT1、p16INK4a等基因的甲基化改变，并通过这些基因的表达受到调控。
这些基因在结肠癌的肿瘤细胞中的表达明显下调或缺失导致肿瘤细胞的生长和转移，因此，它们已被证明是DNA甲基化在肿瘤中发挥重要作用的一部分。
最后，基于肿瘤患者调节甲基化的有效性不断得到证明，针对特定DNA甲基化目标的治疗方法在临床中被认为是有前途的治疗手段。
因此，寻找基于DNA甲基化调节的新型肿瘤治疗方法被认为是医学科学家们的研究方向。
近年来，许多研究表明DNA甲基化调节剂可以通过阻止DNMT等酶的活性，来恢复受到抑制的基因的表达，抑制肿瘤细胞的生长和转移。
DNA甲基化在肿瘤发生中的作用DNA甲基化是DNA分子中重要的化学修饰形式，它是一种通过在某些位置添加甲基基团来改变DNA分子结构和功能的过程。
在正常生理状态下，DNA甲基化是一种具有重要生物学功能的基础修饰方式，它可以通过调节基因的表达来控制细胞生长和分化。
然而，当DNA甲基化在某些基因过度发生时，它可能导致某些癌症的发生和发展。
DNA甲基化的过程DNA甲基化最初由C.C. Linus和A.A. Schalchlin在20世纪50年代初开创，他们发现在DNA分子上有一种新的化学结构，即5-甲基Cytosine（5-mC）。
5-mC在正常细胞中主要出现在CpG岛（区）的突出部位，CpG岛是一类高致密度的CpG二核苷酸序列，也叫“甲基化岛”，因为其中的CpG二核苷酸被DNA甲基转移酶甲基化，这一部分区域在基因起始点（TSS）附近。
在正常细胞中，新生成的DNA链需要被甲基化，从而与母源DNA链的状态保持一致，这个过程需要Dnmt1酶的参与，其作用是催化S（同源多聚体化）区域的甲基化。
此外，Dnmt1酶还可以降低CpG区域的负电荷，从而促进DNA复制与维护DNA的基本结构和功能。
DNA甲基化在正常细胞中发挥的功能DNA甲基化在正常细胞中扮演着非常重要的角色，它可以通过影响基因的表达模式来控制细胞的生长和分化。
一般来说，DNA甲基化的区域位于DNA的5'端，在过度甲基化的基因区块中，其cgG序列不再正常地甲基化，导致基因启动子无法结合转录因子和RNA聚合酶，从而影响基因转录和表达。
此外，DNA甲基化还可以调节转录因子和表观遗传修饰，对基因表达模式进行微调，这一点在基因组学研究中得到了广泛关注。
事实上，在生物进化过程和胚胎发育阶段，在某些时刻，DNA的广泛甲基化有可能会促进组织发育、抑制非特异性基因表达和保持生物体基因表达的稳定性。
DNA甲基化过度出现在某些肿瘤中，已成为近年来肿瘤研究中的热门课题之一。
DNA甲基化与肿瘤发生的关系DNA甲基化是一种基因调控方式，可以影响细胞分化、增殖和死亡等生命过程。
在正常细胞中，这种修饰方式是高度有序的，并且被严格控制着。
然而，在肿瘤细胞中，这种修饰方式常常失控，导致大量的基因异常表达，从而促进肿瘤的发生和发展。
本文将介绍DNA甲基化与肿瘤发生的关系。
DNA甲基化及其调控机制DNA甲基化是一种加入甲基基团（CH3）到DNA分子上的化学修饰方式。
这种修饰通常发生在胞嘧啶(pyrimidine)的C5位，形成5-甲基胞嘧啶。
这种修饰方式可以阻止某些转录因子进入DNA 序列，从而抑制基因表达。
在正常细胞中，DNA甲基化是由甲基转移酶（DNMT）家族的酶催化完成的。
这些酶包括DNMT1、DNMT3A和DNMT3B等。
其中，DNMT1负责在DNA复制过程中维持同源性甲基化，而DNMT3A和DNMT3B则负责在分化和发育过程中对基因进行新的甲基化。
除了DNMT家族的酶外，DNA甲基化的调控还涉及到许多其他的分子和机制。
例如，DNA甲基化可以通过一种叫做"DNA甲基化航标"（methylation tag）的方式进行识别和解读。
DNA航标可以反向招募识别分子，如MTF2、Kaiso和ZBTB4等，形成特定的蛋白-DNA复合物。
这些复合物可以导致染色质的紧致性和基因的转录沉默。
DNA甲基化与肿瘤发生的关系DNA甲基化异常已经被广泛认为是肿瘤发生和发展的一个重要原因。
研究表明，在肿瘤细胞中，许多基因的甲基化状态发生了明显的改变，导致它们的表达异常。
这些基因包括肿瘤抑制基因（TSG）、DNA修复基因、代谢酶基因等。
这些基因的表达异常可以导致各种细胞信号通路的紊乱，从而促进肿瘤的生长、转移和耐药。
同时，一些研究发现，DNA甲基化异常与特定类型的肿瘤有着密切的关系。
例如，乳腺癌、结直肠癌和胃癌等肿瘤与DNA甲基化缺失有关。
而肺癌、前列腺癌和黑色素瘤则与DNA甲基化增加相关。
DNA甲基化与肿瘤发生_治疗的研究进展DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰方式，它在细胞分化和发育、基因转录、染色体稳定性等生物过程中发挥重要作用。
细胞内发生的异常DNA甲基化现象与肿瘤的发生密切相关。
研究发现，在肿瘤组织中，许多基因的甲基化水平升高或降低，表明DNA甲基化异常与肿瘤的起源、发展和恶化密切相关。
因此，针对DNA甲基化异常的治疗成为了肿瘤治疗领域的研究热点之一DNA甲基转移酶抑制剂是治疗DNA甲基化异常的重要药物。
在体内，这些抑制剂可抑制DNA甲基转移酶（DNMT）的活性，从而降低异常DNA甲基化水平，恢复基因的正常转录。
目前，临床上使用较多的DNMT抑制剂是5-氮杂胸苷（5-Aza-CR）和5-氮杂胸苷二酮（5-Aza-dC）。
5-Aza-CR 通过与DNA结合，降低DNMT的催化活性，从而减少异常甲基化的发生。
而5-Aza-dC则可在DNA合成过程中替代脱氧胸苷，使DNA合成终止，从而降低DNMT的催化活性。
这些DNMT抑制剂在治疗白血病和骨髓增生异常综合征等疾病中已经得到了应用，并取得了一定的疗效。
此外，还有一些研究发现，肿瘤细胞中的DNA甲基化与细胞凋亡逃脱和免疫逃逸密切相关，因此，针对DNA甲基化异常的治疗不仅可以恢复基因的正常表达，还可以增强肿瘤细胞的凋亡和抗肿瘤免疫应答。
一些研究发现，DNMT抑制剂可以促进肿瘤细胞的凋亡，并提高肿瘤细胞对免疫治疗的敏感性。
因此，在DNA甲基化异常的治疗中，与免疫治疗的联合应用可能会取得更好的治疗效果。
虽然针对DNA甲基化异常的治疗在肿瘤治疗领域取得了一些进展，但目前仍面临着一些挑战。
首先，DNMT抑制剂虽然在一些肿瘤中显示了一定的治疗效果，但在其他肿瘤中的疗效则相对较差。
其次，DNMT抑制剂的毒副作用也较大，包括骨髓抑制、胃肠道反应等。
此外，由于肿瘤的异质性以及肿瘤细胞内DNA甲基化模式的多样性，目前仍缺乏一种能够准确选择甲基化靶点并对其进行修复的方法。
DNA甲基化与肿瘤发生的关系DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰方式，它在维持基因组稳定性、基因表达调控和胚胎发育等方面发挥着关键作用。
然而，异常的DNA甲基化模式与多种疾病的发生发展密切相关，尤其是肿瘤。
本文将探讨DNA甲基化与肿瘤发生之间的关系，以及相关机制及治疗潜力。
一、DNA甲基化的基本原理DNA甲基化是指通过在DNA分子上添加甲基基团(CH3)来改变基因组的遗传信息。
这种修饰通常发生在CpG二聚体（嘌呤碱基和胞嘧啶碱基之间通过一个磷酸二酯键连接的两个碱基对）上，其中C代表胞嘧啶，P代表磷酸二酯键，G代表嘌呤。
DNA甲基转移酶（DNMTs）将甲基基团添加到CpG二聚体中的C上。
正常情况下，DNA甲基化是一个动态平衡过程，有甲基化酶（如DNMTs）和脱甲基化酶（如TETs）相互协作，保持DNA甲基化水平的稳定。
二、DNA甲基化异常与肿瘤发生的关系1. DNA甲基化异常的类型DNA甲基化异常包括全局DNA甲基化的上调或下调，以及局部DNA甲基化模式的改变。
全局DNA甲基化水平的上调通常与基因组稳定性的丧失和全局表观遗传重编程有关，这种异常现象在许多肿瘤中都能观察到。
而局部DNA甲基化模式的改变则与特定基因的异常甲基化相关，从而导致基因的过度沉默或异常活化。
2. DNA甲基化异常在肿瘤发生中的作用DNA甲基化异常在肿瘤发生中起着重要的作用，它可以通过多种机制参与肿瘤的发生和发展。
首先，DNA甲基化异常可以导致关键抑癌基因的异常沉默，从而促进肿瘤抑制机制的破坏。
其次，DNA甲基化异常还可以导致肿瘤相关基因的异常活化，从而促进肿瘤的增殖和转移。
此外，DNA甲基化异常还与肿瘤的恶性程度、预后和药物耐药性等特征密切相关。
三、DNA甲基化与肿瘤发生的机制1. 表观遗传重编程在肿瘤细胞中，表观遗传修饰往往发生异常，导致基因组的重编程。
这种重编程包括DNA甲基化水平的全局改变，并可能导致基因的异常沉默或异常活化。
DNA甲基化与肿瘤发展的关系研究随着科学技术的进步，人们对于癌症发生机制的研究日益深入。
DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰方式，在肿瘤发展和进化中起到了至关重要的作用。
本文将探讨DNA甲基化与肿瘤发展之间的关系，并分析其在肿瘤治疗和预防中的潜在应用。
一、DNA甲基化及其调控机制1. DNA甲基化概述DNA甲基化是指通过附加甲基团（—CH3）到DNA分子上，从而改变了基因区域活性。
这通常发生在CpG二联体（嘌呤核苷酸前面连接一个胞嘧啶核苷酸）位点上，其中C代表胞嘧啶酸，G代表胞嘧啶鸟苷酸。
有一些区域具有高度的CpG二联体密度，被称为CpG岛。
2. DNA甲基转移酶家族DNA甲基转移酶（DNMT）家族是负责将甲基添加到DNA上的主要因子。
该家族包括DNMT1、DNMT3A和DNMT3B三个成员。
其中，DNMT1主要负责维持甲基化信息的稳定性，而DNMT3A和DNMT3B则参与DNA de novo甲基化过程。
二、DNA甲基化与肿瘤的关系1. 甲基化抑制基因表达在正常细胞中，CpG岛通常位于启动子区域附近。
当CpG岛发生异常甲基化时，会导致相应的抑制性基因失去表达能力。
这些被抑制的基因可以是调控细胞周期、凋亡和DNA修复等关键信号通路的重要组成部分。
2. DNA全局甲基化水平异常肿瘤细胞相对于正常细胞存在着全局DNA高度甲基化或低度甲基化的现象。
这种异常的DNA甲基化水平可能与肿瘤发展过程中各种信号转导途径和调节机制的紊乱有关。
3. 促进癌症相关基因突变DNA甲基化异常可能会增加某些位点易突变性，从而为癌症相关突变事件提供了躯壳。
此外，已有研究显示DNA甲基化与DNA氧化损伤紧密相关，而DNA 氧化损伤则是突变发生的重要媒介。
4. DNA甲基化与肿瘤患者预后的关系许多研究都表明，DNA甲基化水平与肿瘤患者预后存在相关性。
高度甲基化的癌细胞通常与恶性分级、复发率和生存率等不良临床结果相关联。
三、DNA甲基化在肿瘤治疗中的潜在应用1. 甲基转移酶抑制剂针对DNMT家族成员进行抑制是一种常见的治疗策略。
DNA甲基化与肿瘤张丕显（05级博士研究生）摘要：本文综述了DNA甲基化的研究进展。
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)。
DNA的甲基化可致基因突变（C T）与基因沉默。
基因的甲基化沉默机制有两种：①由于启动子区的甲基化导致启动子区结构改变，启动困难；②甲基化引起组蛋白脱乙酰化而致染色质结构改变，关闭基因。
目前，甲基化检测常用甲基化特异的PCR（MSP），检出限可达0.1%。
肿瘤中普遍存在DNA甲基化状态的改变。
表现为总体的甲基化水平降低与局部的甲基化水平升高。
表现为抑癌基因与修复基因的高甲基化与反转录转座子、癌基因的去甲基化。
造成肿瘤甲基化改变的原因可能与甲基转移酶、p21WAF1及染色质结构改变有关,而甲基转移酶的调控机制尚不清楚.关键词: DNA, 甲基化, 肿瘤引子人类对基因本质的认识逐步深入, 目前正经历着更全面的认知过程。
早期遗传学家认为, 基因是一个遗传的功能单位, 决定某种遗传性状, 它们在染色体上占有一定的位置, 并可发生突变和交换;随着DNA 作为蛋白质遗传密码载体的发现, 分子遗传学和遗传工程技术的迅速发展, 遗传学界基本上接受了下述定义: 基因是编码一条多肽链的特定DNA 片段。
近几年来随着学科的进展, 一些研究者对上述看法提出了质疑[1～3]。
人类基因组计划中DNA 测序工作的基本完成, 只确定了3 万多个基因, 仅是果蝇的2 倍多, 很难想象DNA 含有充分的遗传信息以调控人类如此复杂有机体发育和生存的全过程[4]。
实际上在人类细胞中只有数千个基因有活性, 因此维持细胞的正常功能, 决定什么样的一组基因有功能, 而另一组基因无功能, 都是十分重要的。
如果出错就会引起严重的后果, 据估计至少3 个基因错误表达就能诱发正常细胞癌变[2]。
这样在人类基因组含有两类遗传学信息, 传统意义上的遗传学信息提供了生命所必需的蛋白质的模板; 而表遗传学的信息提供了何时、何地和何种方式应用这些遗传学信息的指令[4]。
表遗传学1942 年由Waddington 首先提出, 研究基因型产生表型的过程, 此后Holliday进行了一系列的探讨[5]。
目前认为, 表遗传学是研究没有DNA 序列变化、可遗传的基因表达(活性)的改变。
还有研究者从不同角度进行描述, 例如相对于DNA 序列质的改变的遗传学研究, 表遗传学被定义为研究基因表达水平(量变) 信息的遗传。
也有研究者从遗传学角度, 把表遗传学定义为非孟德尔遗传, 或没有DNA 序列改变的核遗传。
2003年10月，人类表观基因组协会（Human Epigenome Con-sortium,HEC）宣布开始投资实施人类表观基因组计划(Human Epigenome Project,HEP),标志着生命科学的研究已悄然进入后基因(表基因)时代.而甲基化是表遗传学作用的主要形式.DNA甲基化DNA 甲基化是指生物体在DNA 甲基转移酶(DNA methyltransferase ,DMT) 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[8]。
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) [9].反应如下:NN NH 2O DNA 甲基化酶N N NH 2O CH 3A H OOCCH CH 2CH SCH 2NH 2O OH OH A H OOCCH CH 2CH SCH 2NH 2O OH OHCH 3+++(SAM)图1 DNA 甲基化人类的Cp G 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[10] 。
DNA 甲基化分析的方法分析DNA 甲基化的位点与程度的实验方法有两类：一类（M SREs ）利用对甲基化碱基敏感的限制性内切酶。
该酶不能切割甲基化的碱基位点，从而产生片段差异，电泳后，根据片段与量的差异找到甲基化位点与甲基化程度[6]；另一类是利用将没有甲基化的C 变为其它碱基或其它物质，而甲基化的C 不会发生相应变化来识别甲基化位点。
甲基化特异的PCR (M ethylation-specific PCR,MSP )[7]是较好的常用的方法。
该法用 HSO 3-处理单链DNA ，使所有未甲基化的C 脱氨转变为U,而甲基化的C 则保持不变。
然后经特异性扩增放大，测序。
C 位点就是甲基化位点，C 的量即甲基化量。
该法灵敏度高, 可检出比例为千分之一的甲基化等位片段,且对DNA 的质和量要求也低, 能用于微量的DNA 或石腊包埋组织DNA 的甲基化分析。
甲基化酶目前, 在真核生物中发现了3 类DNA 甲基转移酶(Dnmt1、Dnmt2、Dnmt3a 、Dnmt 3b): Dnmt1 主要是维持DNA 的甲基化; Dnmt2 可与DNA 上特异位点结合, 但具体作用尚不清楚; Dnmt3 主要是参与DNA 的从头甲基化。
Dnmt3b 基因的RNA 和蛋白在肿瘤组织中明显的高表达, 而Dnmt1 和Dnmt3a 在肿瘤组织中仅适度过表达。
对10 例肿瘤组织中上述基因的表达分析发现, 5 个样本中Dnm t3a 高表达; 6 个样本中Dnmt1 高表达;8 个样本中Dnmt3b 高表达[ 11 ]。
甲基化的作用1．基因C →T 突变DNA 甲基化引起基因突变的机制主要是由于DMT 催化反应形成。
DMT 可以加快C(胞嘧啶) 和5mC 脱氨,封闭U(尿嘧啶) 的修复,并且使U →T 改变,故DMT 促使CpG 序列的C →T 突变[12 ] 。
图2 C T 突变抑癌基因p53就是一个典型的例证。
50% 实体瘤病人出现p53基因突变。
突变中24% 是CpG 甲基化后脱氨引起的C →T 突变。
N N R NH 2O DNMT N N R NH 2O CH 3N N R O O CH 3C5mC T2 影响基因错配修复DNA 错配修复系统(DNAmismatch repair system ,MMR) 是指存在人类细胞中的一种修复DNA 碱基错配的安全保障体系,它是由一系列特异修复DNA 碱基错配的酶分子组成。
Ahujia 等[13 ] 研究发现MMR 缺陷时,CpG 岛的甲基化增强,并认为MMR 与DNA 甲基化有关。
在基因错配修复过程中甲基化具有导向识别作用,而在错配修复基因表达缺陷的原因中基因突变和基因启动子区的高甲基化是其主要原因[14 ] 。
3．基因沉默目前认为,甲基化影响基因表达的机制有下列几种: ①直接作用。
基因的甲基化改变了基因的构型,影响DNA 特异顺序与转录因子的结合,使基因不能转录; ②间接作用。
基因5′端调控序列甲基化后与核内甲基化CG 序列结合蛋白(methyl CG-binding p rotein)结合,阻止了转录因子与基因形成转录复合物; ③DNA 去甲基化为基因的表达创造了一个良好的染色质环境。
DNA 去甲基化常与DNase I 高敏感区同时出现,后者为基因活化的标志[15]。
如图所示: 具有转录活性的DNA,在甲基化后与MBD(methyl-binding domain )蛋白如MBD2、MeCP2结合, 而该蛋白上连着的组蛋白脱乙酰基酶(HDAC1和2)使组蛋白脱乙酰化,导致染色质结构变化,转录抑制.( MTA2, metastasis-associatedprotein 2; RbAp46/48, retinoblastoma-associatedprotein 46/48;RNA pol II, RNA polymerase II;SAP18/30, Sin3-associated polypeptides18/30)[16]甲基化与肿瘤现在的研究认为DNA 甲基化与肿瘤密切相关。
肿瘤的DNA 甲基化改变表现为总体的甲基化水平降低与启动子区CpG 岛的甲基化水平升高。
抑癌基因与修复基因的甲基化导致抑癌基因沉默与修复基因失活,造成肿瘤抑制丧失与基因损伤增加; 而总体地低甲基化使反转录转座子、癌基因活化，使染色体不稳定。
高甲基化在肿瘤中，常见的被甲基化的抑癌基因与修复基因列于表1。
它们与细胞周期调控（如p16INK4a, p15INK4a, Rb, p14ARF)、 DNA 修复(BRCA1, MGMT)、细胞凋亡(DAPK, TMS1)、抗药性、分化、血管生成与转移等相关联。
表1 常见的被甲基化的抑癌基因与修复基因及其作用基因基因沉默对肿瘤的意义 肿瘤类型 APC对细胞增殖、迁移、粘附、骨架重组及染色质稳定性失去调节作用 乳腺癌[17]、肺癌[18]、食管癌、结肠癌、胃癌、胰、 肝癌 BRCA1与DNA 修复与转录激活有关 乳腺癌[19]、卵巢癌[20] CDKN2A/p16周期素依赖性蛋白激酶抑制剂 GIT [21]、头与颈部瘤[22]、NHL [23]、肺癌 [21] DAPK1钙/钙调素-依赖的丝氨酸/苏氨酸磷酸化肺癌[24]酶; 凋亡抑制E-cadherin 增强增殖、侵袭与转移乳腺癌[25]、甲状腺癌[26]、胃癌[27]ER 激素抵抗乳腺癌[28]、前列腺癌[29]GSTP1 失去对致癌物活性代谢产物的解毒作用前列腺癌[30]、乳腺癌[31]、肾癌[31]hMLH1 缺损DNA错配修复,基因点突变结肠癌[32]、胃癌[27]、子宫内膜瘤[33]、卵巢癌[34]MGMT p53-相关基因，与DNA 修复及耐药性有关肺癌[24]、脑瘤[35]P15 细胞的过度激活与增殖非白血性白血病[36]、淋巴瘤[37, 38]、鳞状细胞癌、肺癌RASSF1A 失去了对G1/S负调控抑制作用肺癌[39]、乳腺癌[39]、卵巢癌[39]、肾癌[40]、鼻咽癌[41]Rb 不能抑制DNA复制和细胞分裂必需的基因转录成视网膜细胞瘤[42]、少突神经胶质(细胞)瘤[43]VHL 错误的降解RNA结合蛋白质，改变RNA稳定性肾细胞癌[40]缩写: APC, adenomatous polyposis coli; BRCA1, breast cancer 1; CDKN2A/p16, cyclin-dependent kinase 2A;DAPK1, death-associated protein kinase 1; ER, estrogen receptor; GSTP1, glutathione S-transferase Pi 1;hMLH1, Mut L homologue 1; MGMT, O-6 methylguanine-DNA methyltransferase; RASSF1A, Ras associationdomain family member 1; Rb, retinoblastoma; VHL, von Hippel-Lindau; GIT, gastrointestinal tract; NHL,non-Hodgkin’s lymphoma.P16基因: p16基因5’-CpG岛甲基化已被证实并且与多种肿瘤中p16的转录抑制有密切的关系。
