功能化离子液体地制备及其催化糖类转化为5-羟甲基糠醛.doc

功能化离子液体的制备及其催化糖类转化为5-羟甲基糠醛 1、相关定义 1.1、DNA甲基化概念和特点 而不是DNA序列引起的基因表达差 异,即表观遗传现象,是表观遗传学研究的热点问题之一。DNA甲基化是细胞 中最常见的一种DNA共价修饰形式,被修饰位点的碱基可以是腺嘿吟的N一6 位、胞嚓咤的N一4位、鸟嚓吟的N一7位或胞嚓咤的C一5位,分别由不同的酶催 化形成5一甲基胞嚓淀(5一mC)和少量的N6一甲基嚓吟(N6-mA)及7一甲基鸟嚓 吟(7一mG)。其中胞喀陡C一5甲基化通过甲基化转移酶介导,以S一腺普甲硫氨 酸为甲基供体,将DNA的CG两个核普酸的胞嚓陡选择性的添加甲基,形成 5一甲基胞嚓睫(5一mC),常见于基因的,CG一3序列,也发生在5-CNG一3序列 中。DNA上主要甲基化位点可随DNA的复制而遗传,因为DNA复制后,甲 基化酶可将新合成的未甲基化的位点进行甲基化。 DNA甲基化广泛存在于细菌、植物、动物中,是DNA的一种天然修 饰方式。在脊椎动物中,胞嚓睫甲基化水平在3%一8%,在植物中则是 6%一30%[3]。在脊椎动物、植物、和一些真菌中,对称序列cG中的胞嚓陡甲基 化非常普遍,但是植物和动物的胞嚓睫甲基化模式有相当大的区别。在植物中, 甲基化不仅发生在CG双核昔酸序列中,并且在CNG和CNN序列中也出现胞 嗜陡甲基化[4,5,6],其中的每一种甲基化模式都有不同的遗传要求来确立和维持。 另外发现植物中的甲基化出现在异染色质近着丝粒处、产生小RNA的区域中、 重复序列和常染色质区中的非重复基因间隔区和基因中[7,8]。 .2.2 DNA甲基化模式产生及维持机制 2 1 DNA甲基化酶 在高等植物中,胞嚓咤甲基化是由两种DNA甲基化转移酶(从头甲基化酶 和维持DNA甲基化转移酶)和DNA去甲基化酶以及组蛋白修饰酶、染色质重组 因子和RNAi机制来调节的。到目前为止,己经鉴别出4类植物DNA胞嗜咤甲基转 移酶(METI、CMT、DRM和DnnltZ)。它们在DNA甲基化过程中表现出不同活 性,通常分为2类:重新甲基化酶(如DRM),用于产生新的甲基化;维持甲基 化酶(如METI和CMT)用来维持甲基化。植物DNA在这些甲基化酶的作用下产 生新的甲基化,而且甲基化将伴随细胞分裂传递下去。 METI甲基转移酶家族,在甲基化酶中处于统治地位。METI编码的蛋白 在结构上类似于哺乳动物的甲基化酶Dnjntl,两者在结构域上有50%的同源性。 METI的主要功能是在重复和单拷贝的DNA序列中维持甲基化,同样对许多形 态特征、花期调控、移植变化和胚胎发育等有影响l9]。最近研究表明METI在 从头甲基化CG岛过程中与一个发起甲基化的RNA片段有应答[“]。 结构域重排甲基转移酶(DRM),包括DRMI、DRMZ和Zmet3三个成 员。DRM的结构与哺乳动物的Dnlnt3甲基化酶类似[l〕,其作用是在非对称位 点从头甲基化DNA序列和维持失活转座子及转基因沉默的胞嚓陡甲基化修饰, 并且对与外源siRNA同源的DNA中所有的胞嚓咤进行从头甲基化[l”]。 染色质甲基化酶cMT为植物所特有[3],负责维持cNG三核营酸中的胞嚓 陡的甲基化,其结构也与哺乳动物的Dnlntl相似。CMT同时具有一个染色体 结构域和C一甲基化催化活性,对对称结构上的甲基化有特殊作用。在拟南芥中 已经发现了至少3个cMT编码基因f9],其中CMTI被认为是没有功能的。CMT 与DRM一起,共同维持CNG和CNN(N非G)核普酸序列中胞嚓睫的甲基 化。 植物中还存在第四类甲基转移酶,如玉米中的DMT104和拟南芥的 DMTll,它们可能是DNMTZ家族的同系物,虽然它们在不少物种中是保守的, 但其功能目前还不清楚[l4]。 1.2.2.2 DNA甲基化模式产生 植物DNA甲基化方式同哺乳动物一样,可分为两种,一种是2条链均未 甲基化的oNA被甲基化,称为从头甲基化(denovo methylation),它将形成 新的甲基化模式;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(mainienance met勿lation), 它是在DNA复制后保持现有的甲基化模式。 DNA的甲基化在siRNAs( small interfering RNAs,siRNA)指导下进行,这 种siRNAS通过RNA干扰途径生成,并识别特异性序列来指导表观遗传修饰 〔5,‘61。21一24个碱基的SIRNA被整合进ARGONAuTE4中,推测其能够引起胞 嚓咤甲基转移酶DRMZ的活性,DRMZ能够对所有序列进行DNA甲基化[2,‘7]。 甲基转移酶METI对新合成的甲基化DNA链维持cG序列的甲基化作用[l8], 而DRMI/2和