和甲基化相关的酶

·254·· 综述 ·烟酰胺N-甲基转移酶的研究进展徐晚枫，厉平，李玲 （中国医科大学附属盛京医院内分泌科，沈阳 110004）摘要 烟酰胺N-甲基转移酶 （NNMT） 是一种甲基化酶，在体内能使烟酰胺 （NAM） 甲基化，生成N1-甲基烟酰胺 （MNAM） 从体内排出。

近来的研究表明NNMT除了能够清除NAM外，还可以通过消耗甲基供体及生成活性代谢产物参与脂肪及肝脏等组织的多种代谢途径调节。

本文对近年来研究发现的NNMT在生理和病理状态下的作用以及治疗干预新途径进行综述。

关键词 烟酰胺N-甲基转移酶； 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸； 烟酰胺； 甲基化酶中图分类号 R58 文献标志码 A 文章编号 0258-4646 （2021） 03-0254-04网络出版地址 https:///kcms/detail/21.1227.R.20210317.1352.034.htmlDOI：10.12007/j.issn.0258‐4646.2021.03.013Research progress on nicotinamide N-methyltransferaseXU Wanfeng，LI Ping，LI Ling （Department of Endocrinology，Shengjing Hospital of China Medical University，Shenyang 110004，China）Abstract The enzyme，nicotinamide N-methyltransferase （NNMT），methylates nicotinamide （NAM） to form N1-methylated NAM. Recent studies have shown that NNMT not only clears NAM but also participates in the regulation of various metabolic pathways，such as those in adipose and liver tissues，by consuming methyl donors and producing active metabolites. Herein，the roles of NNMT under physiological and pathological conditions and new therapeutic interventions are reviewed.Keywords nicotinamide N-methyltransferase； nicotinamide adenine dinucleotide； nicotinamide； methylase肥胖常并发严重的代谢紊乱如胰岛素抵抗、2型糖尿病和动脉粥样硬化，引起高死亡率和生活质量下降。

DNA甲基化的生物学功能DNA甲基化，是指在DNA分子上添加甲基基团（CH3），从而改变DNA的化学结构。

这种化学修饰是生物学中极为重要的一种机制，它不仅常常参与到某些特定蛋白质的结合与识别，还能影响DNA库的基因表达、染色体结构、细胞分化与药物治疗等诸多方面的生物学功能。

DNA甲基化的机制DNA甲基化的机制相对简单，包括甲基转移酶及DNA甲基化酶两个环节。

其中，甲基转移酶是一种酶类分子，它能够把甲基基团从S-腺苷甲硫胺酸（SAM）分子中转移至DNA上的胞嘧啶基（C）。

这样，DNA分子就被添加上了一层烷基基团，从而形成了DNA甲基化。

而DNA甲基化酶，便是一个反向的酶类分子。

它能够去甲基化，即将DNA上的烷基基团剥离开来，从而实现反向转化。

由此可见，DNA甲基化是一个动态的过程，同时也是高度可逆的。

近些年的研究表明，DNA甲基化不仅在生物学中占据着重要地位，还能影响到一些重要的生物学功能。

这其中，最为突出的便是其参与到基因表达的控制。

一方面，DNA甲基化能够阻止一些转录因子（TF）与DNA序列的结合，从而大大抑制基因的转录活动。

这种情况一般被称为“被抑制的甲基化”。

另一方面，在某些无甲基化的靶位点上，转录因子的结合活性则得到了加强，从而提升了相应的基因转录活动。

这种现象被称为“去甲基化介导的激活”。

此外，DNA甲基化还能够影响到染色体结构，从而影响到一些基因的表达与功能。

例如，一些结构上的甲基化位点能够阻止染色体融合，从而保证染色体在细胞分裂时保持一定的稳定性。

DNA甲基化对细胞分化的影响也是不容小觑的。

其动态的反向转化能够帮助细胞在不同发育阶段的分化过程中完成不同的表观调控，从而不断巩固和加强细胞的分化和特化。

此外，DNA甲基化还能够影响到生物体的药物治疗。

例如，一些药物在DNA上与DNA甲基化酶产生作用，从而能够诱导细胞中某些靶标基因的甲基化发生反向转化，从而起到治疗作用。

总结DNA甲基化是一种非常重要的生物学机制。

表观遗传的酶全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：表观遗传是指在不改变DNA序列的情况下，通过对基因表达的调控来影响基因功能的遗传现象。

而在表观遗传调控中，酶扮演着至关重要的角色。

酶是一类生物催化剂，能够加速化学反应的进行，从而影响细胞内基因表达的调控。

本文将重点介绍表观遗传中涉及的一些重要酶以及它们在基因表达调控中的作用。

1. DNA甲基转移酶：DNA甲基转移酶是一类能够将甲基基团转移至DNA分子上的酶。

DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰方式，可以在不改变DNA序列的情况下影响基因的表达。

DNA甲基化主要发生在CpG二核苷酸上，通过调控基因启动子区域的甲基化水平，DNA甲基转移酶能够影响基因的表达水平，从而影响细胞功能和特性。

2. 组蛋白修饰酶：组蛋白是核糖体DNA的结构蛋白，对基因表达调控起着至关重要的作用。

组蛋白修饰酶包括组蛋白乙酰转移酶、组蛋白甲基转移酶、组蛋白脱乙酰酶等，它们能够对组蛋白进行不同的化学修饰，如乙酰化、甲基化、乙酰脱除等。

这些修饰可在染色质水平上调控染色质的松紧程度和可及性，影响基因的表达状态。

3. RNA甲基转移酶：近年来，RNA甲基化被发现在基因表达调控中起着重要作用。

RNA甲基转移酶能够在RNA分子上添加甲基基团，从而影响RNA的稳定性和翻译效率。

RNA甲基化不仅可以影响mRNA在翻译过程中的选择性，还可以调控miRNA和lncRNA等非编码RNA的功能。

这种RNA甲基化调控机制为研究基因表达调控提供了新的视角。

4. DNA去甲基化酶：除了DNA甲基化酶之外，细胞中还存在一类称为DNA去甲基化酶的酶，能够去除DNA上的甲基化标记。

DNA 去甲基化在细胞分化、胚胎发育和疾病发生等过程中起着关键作用。

这类酶可以帮助细胞清除不必要的DNA甲基化标记，使得细胞在不同发育阶段和环境条件下能够动态地调控基因表达水平。

第二篇示例：表观遗传是指在没有改变DNA 序列的情况下，通过改变基因表达来影响后代的遗传特征的现象。

组蛋白的甲基化和乙酰化组蛋白是一类含有大量赖氨酸和苏氨酸的蛋白质，它是染色质的基本单位。

组蛋白的修饰在细胞的生命活动中起到重要的调控作用。

其中，甲基化和乙酰化是最为常见和重要的修饰方式。

本文将分别介绍组蛋白的甲基化和乙酰化，并阐述它们在细胞功能和疾病发生中的作用。

一、组蛋白的甲基化甲基化是指在组蛋白的赖氨酸残基上加上一个甲基基团。

该修饰方式通常发生在赖氨酸的氮原子上。

甲基化修饰可以通过甲基转移酶来实现，其中最为重要的甲基转移酶是组蛋白甲基转移酶（PRMT）。

甲基化修饰可以在组蛋白的不同位置进行，如赖氨酸的侧链上、赖氨酸的氨基端和羧基端等。

甲基化修饰可以对染色质结构和功能产生重要影响。

首先，甲基化修饰可以改变染色质的结构，使其更加紧密，从而影响DNA的可及性和基因的表达。

其次，甲基化修饰可以参与转录调控，影响基因的启动子活性和转录因子的结合。

此外，甲基化修饰还可以参与染色质的重塑和DNA修复等生命活动过程。

甲基化修饰在细胞功能和疾病发生中具有重要作用。

例如，甲基化异常与多种疾病的发生密切相关，如肿瘤、心血管疾病和神经系统疾病等。

甲基化异常可以导致基因的过度沉默或过度激活，从而破坏细胞的正常功能。

因此，研究甲基化修饰在疾病中的作用机制，对于疾病的早期诊断和治疗具有重要意义。

二、组蛋白的乙酰化乙酰化是指在组蛋白的赖氨酸残基上加上一个乙酰基团。

乙酰化修饰通常发生在赖氨酸的氨基端上。

乙酰化修饰可以通过乙酰转移酶来实现，其中最为重要的乙酰转移酶是组蛋白乙酰转移酶（HAT）。

乙酰化修饰可以在组蛋白的不同位置进行，如赖氨酸的侧链上、赖氨酸的氨基端和羧基端等。

乙酰化修饰可以对染色质结构和功能产生重要影响。

首先，乙酰化修饰可以使组蛋白的正电荷减少，从而减弱组蛋白与DNA之间的静电相互作用，使染色质更松散，增加DNA的可及性和基因的表达。

其次，乙酰化修饰可以提供转录因子结合位点，促进转录因子的结合，从而增强基因的转录活性。

简述组蛋白去甲基化酶的种类。

组蛋白去甲基化酶是一类能够去除组蛋白上的甲基化修饰的酶。

目前已经发现了多种组蛋白去甲基化酶，包括：
1. Lysine Specific Demethylase (LSD)家族：该家族包括LSD1和LSD2两个成员，主要作用于组蛋白H3的甲基化修饰。

2. Jumonji C (JmjC)家族：该家族包括JARID1、JMJD1、JMJD2、JMJD3等多个成员，主要作用于组蛋白H3和H4的甲基化修饰。

3. Jumonji D (JmjD)家族：该家族包括JHDM1、JHDM2等多个成员，主要作用于组蛋白H3的甲基化修饰。

4. Fe(II)- and 2-Oxoglutarate Dependent Oxygenase (FTO)家族：该家族成员只有一个FTO，主要作用于RNA分子的N6-甲基腺嘌呤修饰。

以上是目前已知的主要组蛋白去甲基化酶，它们在细胞中发挥着重要的生物学功能。

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甲基化白话文解释-概述说明以及解释1.引言1.1 概述甲基化是一种生物化学过程，它影响着基因表达和遗传信息的传递。

在甲基化过程中，甲基基团被添加到DNA分子的碱基上，通常是胞嘧啶（C）的C5位。

这个甲基化的过程会导致DNA的化学结构发生改变，进而影响基因的活性。

甲基化在细胞发育、细胞分化和基因表达调控等生物学过程中起着重要的作用。

通过甲基化可以维持细胞的特定功能和特征，并且可以在细胞分化的过程中保持细胞记忆。

甲基化还参与了环境因素对基因表达的调控，例如甲基化变化可以受到环境因素的影响，从而导致基因的表达水平发生改变。

甲基化与遗传变异密切相关。

遗传变异是指个体间的遗传差异，它可以通过基因突变、染色体重排等方式产生。

最近的研究发现，甲基化水平的变化也可以导致个体之间的遗传差异。

这种差异可以影响个体的表型特征，并且可能与一些疾病的发生和发展有关。

总的来说，甲基化是一种重要的生物学过程，它在细胞发育、基因表达调控和遗传变异等方面发挥着关键的作用。

对甲基化的研究不仅可以增进我们对生命活动的理解，也有助于深入探索一些疾病的病因机制。

未来的研究可以进一步揭示甲基化的调控机制和影响，为人类健康提供更多的科学依据。

1.2文章结构文章结构是指文章内容的组织和布局方式。

一个良好的文章结构可以使读者更清晰地理解文章的主旨和论点。

在本文中，文章的结构包括引言、正文和结论三部分。

引言部分旨在引出文章的主题，并概述文章要讨论的内容。

其中，1.1小节将简要介绍甲基化的概念和背景，为读者提供必要的背景知识。

1.2小节将详细说明文章的结构，告诉读者接下来的内容会如何组织。

1.3小节则指明了文章的目的，旨在让读者了解作者撰写该文章的意图。

正文部分是文章的核心部分，主要讨论甲基化的定义和原理、甲基化在生物学中的重要性以及甲基化与遗传变异的关系。

2.1小节将详细介绍甲基化的定义和原理，包括甲基化是指DNA或RNA分子上的甲基基团与DNA或RNA分子中的碱基结合的过程。

dna甲基化相关的酶DNA是大多数生物体中的遗传物质，它具有重要的生物学功能，其中一项关键功能是通过甲基化修饰来调控基因的表达。

DNA甲基化是指DNA分子上的胸腺嘧啶核苷酸（C）的碳5位置与甲基基团结合的修饰过程。

这个过程通过DNA甲基转移酶的作用来实现，它们能够催化甲基化反应，从而在基因组中引入甲基化标记。

本文将介绍几个与DNA甲基化相关的酶及其在生物学研究中的作用。

一、DNA甲基转移酶（DNA Methyltransferase）DNA甲基转移酶是一类能够催化DNA甲基化反应的酶，它们通过将甲基基团从甲基辅基转移至DNA分子上的胸腺嘧啶核苷酸，实现DNA甲基化修饰。

这类酶在生物体中广泛存在，具有重要的调控基因表达的功能。

例如，DNA甲基转移酶能够在胚胎发育过程中帮助细胞分化，并维持各种细胞类型的表型特征。

此外，DNA甲基转移酶还参与了DNA修复、转座子沉默等生物学过程。

二、DNA去甲基化酶（DNA Demethylase）DNA去甲基化酶是一类能够催化DNA去甲基化反应的酶，它们能够将DNA分子上的甲基基团去除，实现DNA甲基化修饰的逆过程。

DNA去甲基化酶在细胞中具有重要的功能，主要包括保护基因组免受异常甲基化的损害，从而维持基因的正常表达。

这类酶在发育过程中起着关键作用，帮助细胞选择性地去除某些区域的甲基化标记，并重新建立起正确的基因调控网络。

三、DNA甲基化修复酶（DNA Methyltransferase Repair）DNA甲基化修复酶是一类能够修复DNA分子上异常甲基化标记的酶，它们能够催化去甲基化修复过程，修复DNA分子上的甲基化损伤。

这类酶在维持基因组稳定性方面发挥着重要的作用。

DNA甲基化修复酶能够识别并修复DNA分子上的异常甲基化标记，从而减少异常甲基化引起的基因表达异常和突变。

这对于生物体的正常发育以及抵抗疾病有着重要的意义。

四、DNA甲基化动力学酶（DNA Methylation Dynamics）DNA甲基化动力学酶是一类能够调控DNA甲基化水平的酶，它们能够催化DNA甲基化和去甲基化过程，从而维持基因组中的甲基化平衡。

m6A甲基化酶的种类及功能盘点| m6A专题图1 m6A甲基化加工过程m6A这种甲基化修饰被证明是可逆化的，包括甲基化转移酶、去甲基化酶和甲基化阅读蛋白等共同参与。

其中甲基化转移酶包括METTL3/14、WTAP和KIAA1429等，主要作用就是催化mRNA上腺苷酸发生m6A修饰。

而去甲基化酶包括FTO和ALKHB5等，作用是对已发生m6A修饰的碱基进行去甲基化修饰。

阅读蛋白主要功能是识别发生m6A 修饰的碱基，从而激活下游的调控通路如RNA降解、miRNA加工等。

表1 RNA甲基化酶类型总结1．m6A甲基化转移酶甲基化转移酶（methyltransferase）也叫Writers，是一类重要的催化酶，能够让mRNA上的碱基发生m6A甲基化修饰。

METTL3、METTL14、WTAP和KIAA1492都属于m6A甲基化转移酶的核心蛋白。

这些蛋白并不是各自孤立的，而是会形成复合物（complex）共同行使催化功能。

由于酵母和线虫等生物缺少这四种核心蛋白中的一种或几种，所以m6A甲基化修饰属于高等真核生物独有的碱基修饰反应。

图2 METTL3-METTL14蛋白复合物晶体结构示意图结构生物学研究表明，METTL3和METTL14这两种蛋白有关键的催化结构域，两者之间会形成杂络物（hetero complex）。

其中METTL3是具有催化活性的亚基，而METTL14会在底物识别上起到关键作用。

另外WTAP、Vir以及其他类型的factors也是杂络物的重要组成部分。

其中WTAP在招募METTL3和METTL14起到十分重要的作用。

这些蛋白无论在体内（in vivo）还是体外（in vitro）都会一起对腺苷酸进行甲基化修饰。

除了人和小鼠等哺乳动物，果蝇、酵母甚至拟南芥中也发现了类似的同源蛋白（homologous protein）。

2．m6A去甲基化酶在真核生物中，已发现的m6A去甲基化酶主要包括FTO和ALKBH5等。

dna甲基化相关酶DNA甲基化是一种常见的表观遗传修饰方式，通过在DNA分子上添加甲基基团来调控基因的表达。

甲基化相关酶在这个过程中起着重要的作用，它们负责甲基化和去甲基化反应的催化。

本文将重点讨论几种重要的甲基化相关酶及其功能。

一、DNA甲基转移酶（DNMTs）DNA甲基转移酶是负责在DNA分子上添加甲基基团的酶类。

人类中共有四种DNMTs，分别是DNMT1、DNMT3A、DNMT3B和DNMT3L。

其中，DNMT1是维持DNA甲基化模式的重要酶，它能够识别并甲基化DNA复制过程中未甲基化的DNA链。

而DNMT3A 和DNMT3B则主要参与DNA甲基化的新建过程，它们在胚胎发育和成体组织中起着重要的调控作用。

DNMT3L是一种辅助因子，能够增强DNMT3A和DNMT3B的催化活性。

二、DNA去甲基化酶（TETs）DNA去甲基化酶是负责去除DNA分子上甲基基团的酶类。

人类中共有三种TETs，分别是TET1、TET2和TET3。

TET蛋白通过氧化甲基基团的方式来去除DNA上的甲基化修饰。

研究发现，TET蛋白在胚胎发育、成体组织再生以及肿瘤发生等过程中发挥着重要的调控作用。

TET蛋白的功能异常会导致DNA甲基化水平的异常，从而引发多种疾病。

三、甲基结合蛋白（MBDs）甲基结合蛋白是一类能够识别甲基化DNA的蛋白质家族。

MBDs能够通过特异性结合甲基化DNA序列来调控基因的表达。

人类中共有五种MBDs，分别是MBD1、MBD2、MBD3、MBD4和MECP2。

这些蛋白质在胚胎发育、细胞分化以及神经系统发育等过程中发挥着重要的作用。

研究发现，MBDs的异常表达与多种疾病的发生和发展密切相关。

四、其他甲基化相关酶除了上述提到的酶类，还有一些其他的甲基化相关酶也起着重要的调控作用。

例如，甲基化相关蛋白（Methyl-CpG Binding Proteins，MeCPs）能够与甲基化DNA结合，并通过与其他转录因子的相互作用来调控基因的表达。

衰老过程中甲基化丢失
在衰老过程中，甲基化丢失是一个典型的变化，尤其在癌症和衰老中表现得更为明显。

甲基化是一种重要的表观遗传修饰，通过影响基因的表达来调控细胞的功能。

随着年龄的增长，甲基化的程度会逐渐降低，导致基因表达的异常，从而引发一系列与衰老相关的生理和病理变化。

甲基化丢失的原因有多种，其中最主要的是DNA甲基转移酶（DNMTs）的活性降低。

DNMTs是负责甲基化过程的关键酶，随着年龄的增长，其活性逐渐降低，导致甲基化的程度下降。

此外，一些环境因素、生活习惯和遗传因素也可能影响甲基化的程度。

甲基化丢失还与一些疾病的发生和发展密切相关。

例如，在癌症中，许多抑癌基因的甲基化程度较低，导致其表达受到抑制，从而促进了癌症的发生和发展。

此外，一些神经退行性疾病、心血管疾病和代谢性疾病等也与甲基化丢失有关。

因此，研究甲基化丢失的机制和影响因素，有助于更好地理解衰老和相关疾病的发生和发展机制，为预防和治疗相关疾病提供新的思路和方法。