[医药卫生]DNA甲基化.pptVIP

1942年，Conrad Hal Waddington 提出表观遗传学( Epigenetics)的概念，以此解释物种的内在基因与外观表现之间的关系。 基因序列(Genotype)的改变可能导致功能及表型(Phenotype)的改变。 基因型通过一些“偶然的、不确定的机制”决定了不同的表型。 —— 生物的不同特征完全随机获得 Waddingtons epigenetics Waddingtons epigenetics DNA双螺旋 基因的结构 现代表观遗传学 概念：基因的DNA序列不发生改变的情况下，基因的表达水平与功能发生改变，并产生可遗传的表型 —— 生物的不同特征由基因定向调控 表观遗传学的现象（基因表达的调控方式）： DNA甲基化 表观遗传学的核心（最初始的调控方式） 组蛋白修饰 MicroRNA Genomic imprinting 真核生物基因表达调控层次： 1、DNA水平调节 2、转录水平调节 3、转录后水平的调节 4、翻译水平调节 5、翻译后加工的调节 DNA methylation的定义 DNA methylation是唯一发生在哺乳动物细胞内DNA 合成后的修饰作用,是调节基因表达的机理之一。 DNA甲基化能关闭某些基因的活性，去甲基化则诱导了基因的重新活化和表达。 DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。 DNA methylation的定义 在甲基转移酶（DMNT）的催化下，DNA的CG两个核苷酸中的胞嘧啶（Cytosine）被选择性地添加甲基，形成5-甲基胞嘧啶（5-mC），这常见于基因的5‘-CG-3’序列 CpG 岛（cpg island） 结构基因组中70%～ 90% 的独立CpG 都被甲基化, 未甲基化的CpG 成簇地聚集形成CpG 岛 主要位于结构基因的启动子和第一外显子区域，约有60％以上基因的启动子含有CpG岛。 — 是结构基因启动子的核心序列和转录起始点 CPG island的功能：通过甲基化与去甲基化，调控下游基因的表达 —— 基因表达的调控开关 DNA methylation的生物学功能 在发育和分化中调控基因的表达； 特征性表型基因的表达（肤色、毛发） X染色体的失活（X-inactivation ） DNA甲基化生物学作用 IAP: intracisternal A particle 去甲基化：灰鼠基因（agouti）仅微量表达 甲基化：基因超量表达 X染色体的失活（X-inactivation ） 生长发育过程中，雌性哺乳类动物细胞中的两条X染色体其中一条失去活性的现象。 避免因拥有两条X染色体而产生 双倍的基因产物，保持和雄性动物 X染色体数量及功能上的一致性。 X染色体上存在一个与X染色体失活有密切联系的核心部位。核心区命名位X染色体失活中心（X-chormosome inactivation center，Xic），其定位在人Xq13区（Barr氏小体浓缩部位）。 研究发现失活的染色体上DNA序列都呈高度甲基化，导致绝大多数基因转录处于关闭状态。 X-chromosome inactivation 雌性家猫的一条X染色体完全失去活性 影响DNA methylation的调控因素 DNA 甲基转移酶(DNMT)的活性 哺乳动物体内有三种DNA 甲基化转移酶：Dnmt1、Dnmt3a 和Dnmt3b。 DNMT1--- 持续性DNA 甲基转移酶；与甲基化相关，缺乏引起基因组低甲基化，染色体缺失、重排、突变畸形 DNMT3a、DNMT3b--- 从头甲基转移酶；与去甲基化相关，在胚胎干细胞和早期胚胎中高度表达，缺乏引起胚胎死亡，在肿瘤组织中广泛高表达 正常小鼠 (Dnmt1 +/+) —— 阳性对照 DNM1酶缺乏小鼠模型 (Dnmt1 chip/–) —— 实验组 Embryonic stem (ES) 细胞 (Dnmt1 –/–) —— 阴性对照 Dnmt1 chip/–小鼠Dnmt1酶的表达量明显减少，大约为正常小鼠的10% 影响DNA methylation的调控因素 组蛋白的甲基化 真核生物的组蛋白N 末端或C 末端氨基酸残基可生乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化等共价修饰，并影响基因转录。 H3K9 的甲基化与DNA 的甲基化在基因的沉默机制中具有协同作用 H3K4 的甲