DNA甲基化
DNA甲基化
DNA甲基化概述在哺乳动物基因组中，甲基化是一种表观遗传机制，包括将甲基转移到胞嘧啶的C5位置形成5-甲基胞嘧啶。
DNA甲基化通过招募参与基因抑制的蛋白或通过抑制转录因子与DNA的结合来调节基因表达。
在发育过程中，DNA甲基化的模式在基因组中发生变化，这是DNA从头甲基化和去甲基化的动态过程的结果。
DNA甲基化是被一个甲基转移酶家族所催化，转移S腺苷甲硫氨酸(SAM)的一个甲基到第五个碳胞嘧啶残基形成5mc , Dnmt3a和Dnmt3b可以建立一个新的DNA甲基化模式来去修饰DNA，被称为从头甲基化。
另一方面，Dnmt1在DNA复制过程中起作用，将亲代DNA链上的甲基化模式复制到新合成的子链上。
这三种DNA都广泛参与胚胎的发育。
这三种DNA都广泛参与胚胎的发育。
当细胞到达终末分化时，Dnmt的表达大大降低。
这似乎表明有丝分裂后细胞的DNA甲基化模式是稳定的。
大部分DNA的甲基化发生在鸟嘌呤核苷酸或CpG位点之前的胞嘧啶上。
总的来说，哺乳动物基因组中CpG位点的减少可能是由于5 - mc可脱氨成胸腺嘧啶的诱变潜力。
剩余的CpG位点分布在整个基因组中，除了CpG岛外，它们都被严重甲基化。
DNA甲基化对沉默逆转录病毒分子、调节组织特异性基因表达、基因印记和X染色体失活至关重要。
不同基因组区域的DNA甲基化可能根据潜在的遗传序列对基因活动产生不同的影响。
一、DNA甲基化的位置1.1 基因间区大约45%的哺乳动物基因组由转座因子和病毒因子组成，这些因子被大量甲基化而沉默。
这些元素中的绝大多数是通过DNA甲基化或随着时间的推移由于5mC的破坏而产生的突变而失活的。
如果表达，这些元素是潜在的有害的，因为它们的复制和插入可以导致基因损坏和DNA突变。
胞内颗粒(IAP)是小鼠基因组中最具侵袭性的逆转录病毒之一。
在整个生命过程中，IAP在配子形成、发育和成年阶段都被高度甲基化。
甚至在胚胎内部，当基因组其余部分相对低甲基化时，Dnmtl维持对IAP元件的抑制。
dna甲基化的概念
dna甲基化的概念
DNA甲基化是一种生物化学过程，其中甲基基团（CH3）加在DNA分子中的脱氧核苷酸上。
这个过程是通过DNA甲基转移酶酶催化的。
DNA甲基化在基因组稳定性和基因表达调控中起着重要作用。
它能够影响基因的表达模式，并且对细胞命运决定也有影响。
DNA甲基化通常发生在CpG双核苷酸的序列上，即DNA链上紧邻着一个胞嘧啶（C）核苷酸和一个鸟嘌呤（G）核苷酸组成的序列。
这些区域通常被称为CpG岛。
DNA甲基化可以导致基因的沉默和基因组稳定性，通过两种途径影响基因表达：一是通过直接阻碍转录因子与DNA结合，从而抑制基因的转录活性；二是通过招募甲基化相关蛋白质如甲基结合蛋白(MBD)来改变染色质的结构和组装方式，导致基因区域不稳定并更容易被染色质调控。
此外，DNA甲基化在胚胎发育、细胞分化，以及致病性疾病的发生等过程中也发挥着重要的调节功能。
DNA甲基化可以被环境因素和生物学过程所影响，并且在许多疾病中也具有重要作用，包括癌症、神经系统疾病和心血管疾病等。
因此，研究DNA甲基化在基因表达和疾病发生中的作用对于理解基因组调控和疾病机制非常重要。
DNA甲基化与基因表达的关系
DNA甲基化与基因表达的关系DNA甲基化是一种常见的表观遗传学修饰，可以影响基因表达。
甲基化过程通常在细胞分化和胚胎发育期间发生，并且可以受到环境因素的影响。
因此，DNA甲基化被认为是决定细胞命运和功能的关键因素。
本文将探讨DNA甲基化与基因表达之间的关系。
DNA甲基化是什么？DNA甲基化是一种化学修饰，通过将甲基基团添加到DNA分子的氮碳链上来改变DNA序列。
这种化学反应由DNA甲基转移酶催化。
DNA甲基化通常发生在DNA双链脱氧核糖核酸的胞嘧啶（C）的3'位置，即丙酮酸和磷酸二酯链的第五个碳上。
一旦这种修饰发生，DNA就被称为甲基化DNA。
甲基化的DNA序列可以影响基因表达，并且在细胞分化和发育中起着重要作用。
DNA甲基化如何影响基因表达？DNA甲基化可以影响基因表达的多个方面。
首先， DNA甲基化可以在启动子区域和转录因子结合位点上引起DNA环境的改变，进而影响染色质结构。
这些结构改变可以放大或缩小基因表达的影响。
其次，DNA甲基化可以影响DNA与蛋白质之间的互作关系，进而影响染色质的结构和基因转录。
最后，DNA甲基化还可以影响miRNA，这些是可满足RNA分子，通过对 mRNA 的识别和特定结合来调节基因表达。
DNA甲基化与疾病的关系DNA甲基化与许多疾病之间有联系。
其中包括癌症、心血管疾病、糖尿病、肥胖症和各种神经系统疾病。
这些疾病的发生和发展通常与基因表达的改变有关。
最新研究表明，DNA甲基化的过程可能是这些疾病的一个关键机制。
除了疾病，DNA甲基化还与寿命有关。
许多调查都发现DNA 甲基化级别随年龄增加而增加。
这种现象表明，DNA甲基化可能是衰老和寿命限制的一个关键机制。
如何研究DNA甲基化目前，研究DNA甲基化的方法有很多。
其中包括Next-generation sequencing（下一代测序）、MeDIP-Seq、BS-seq和RRBS。
这些技术可以帮助科学家了解DNA甲基化在不同细胞、组织和物种中的分布情况，以及在疾病和发育中的作用。
DNA甲基化——表观遗传学的重要组成部分
DNA甲基化——表观遗传学的重要组成部分DNA甲基化是一种表观遗传学调控机制，通常指DNA分子上的甲基化修饰。
这种化学变化涉及DNA链上的甲基基团与Cytosine碱基的配对，对基因表达和细胞分化等生命过程具有重要作用。
DNA甲基化不仅在正常生长发育中发挥至关重要的作用，而且也涉及很多人类疾病的发展。
本文将介绍DNA甲基化的基本原理、分布方式、调控机制及其在疾病中的作用。
一、DNA甲基化的基本原理DNA是由4种不同的核苷酸构成的，其中包括Adenine、Thymine、Cytosine和Guanine。
DNA的甲基化通常发生在Cytosine碱基的C5位，即通过甲基基团与细胞内的S-Adenosyl Methionine（SAM）反应，形成5-甲基Cytosine（5mC）。
DNA甲基化是基因组合成和生物遗传变异的关键机制之一。
它可以调控基因的表达和细胞分化，与疾病的发展密切相关。
虽然越来越多的研究表明，DNA甲基化是一种可逆的表观遗传修饰，但它仍然是一种稳定的标记，可以被逐代遗传，影响基因表达和细胞分化。
二、DNA甲基化的分布方式DNA甲基化在不同种类和类型的细胞中存在和分布不同。
在人体内，DNA甲基化主要发生在GC富集区域，如基因启动子、繁殖起始点、转录因子结合区等。
这些区域往往影响到基因表达的调控，因此被视为关键的甲基化信号的地点。
另一方面，DNA甲基化还出现在基因体内部的非编码区域，如intron、intergenic regions、satellite DNA和telomeres。
虽然对它们的确切功能还有争议，但这些甲基化信号可能参与调控DNA复制、染色体结构和修复。
三、DNA甲基化的调控机制DNA甲基化是由DNA甲基转移酶（DNMTs）负责催化核苷酸中的甲基基团的加成。
DNMTs可以对一些具有特定序列和结构的DNA区域进行偏好性的甲基化修饰。
这些区域的一个重要特征是在基因表达和细胞分化中发挥着重要的作用。
DNA甲基化与CpG岛
• 引言 • DNA甲基化的功能 • CpG岛的特性与分布 • DNA甲基化与CpG岛的关系 • DNA甲基化与CpG岛的研究方法 • DNA甲基化与CpG岛的前景与展望
01
引言
DNA甲基化的定义
DNA甲基化是指在DNA序列中，CpG位点的胞嘧啶被甲基所 修饰的过程。这种修饰是一种重要的表观遗传学标记，对基 因表达和细胞分化等生物学过程具有重要影响。
甲基化与失活
在X染色体失活过程中，DNA甲基化在X染色体上广泛发生，导致相关基因沉默 和X染色体整体失活。这种甲基化模式有助于维持X染色体失活的稳定性和遗传性 。
03
CpG岛的特性与分布
CpG岛的识别标准
01
CpG密度高
CpG岛内CpG位点的密度显著高于 周围序列。
启动子关联
CpG岛通常与基因的启动子区域相 关联。
该方法使用特异性抗体富集甲基化的DNA片段， 然后进行高通量测序，以识别甲基化位点。
该方法使用甲基化结合蛋白（MBD蛋白）富集甲 基化的DNA片段，然后进行高通量测序，以识别 甲基化的CpG岛。
06
DNA甲基化与CpG岛的前景与展望
在疾病诊断和治疗中的应用
肿瘤甲基化检测
通过检测肿瘤组织中DNA的甲基化状态 ，有助于肿瘤的早期诊断和预后评估。
在基因组印记和X染色体失活过程中， DNA甲基化起到关键作用，通过甲基 化特定基因或基因组区域，使这些基 因或区域沉默，不参与基因表达。
基因组印记
印记基因
基因组印记是指某些基因在不同细胞类型中的表达存在差异，这些差异由DNA 甲基化水平决定。印记基因通常在发育过程中由父本或母本来源的等位基因选 择性表达。
亚硫酸氢盐测序
dna甲基化名词解释
DNA甲基化名词解释什么是DNA甲基化？DNA甲基化是指在DNA分子中加入甲基基团（CH3）的过程。
甲基基团可以与DNA 中的胞嘧啶碱基（Cytosine，C）相连，形成5-甲基胞嘧啶（5-Methylcytosine，5mC）。
为什么DNA甲基化重要？DNA甲基化在生物体中起着重要的调控作用。
它可以影响DNA的稳定性、基因的表达和细胞的功能。
DNA甲基化在个体发育过程中起着关键的作用，也与许多疾病的发生和发展密切相关。
DNA稳定性维护DNA甲基化可以稳定DNA分子的结构，防止DNA双链解旋和酶切。
在DNA复制和修复过程中，甲基化可以保护DNA不受到不必要的修复或降解。
基因表达调控DNA甲基化可以直接或间接地影响基因的转录和翻译过程，从而调节基因的表达。
在一些基因的启动子区域，高度甲基化可以阻止转录因子结合，从而抑制基因的转录。
相反，低度甲基化可以促进基因的转录。
细胞功能调节DNA甲基化在细胞的分化和功能调控中起着关键的作用。
在多细胞生物中，不同细胞类型的DNA甲基化模式是不同的，这有助于维持细胞的特异性和功能。
DNA甲基化还可以调节细胞的增殖、凋亡和分化等过程。
DNA甲基化的调控机制DNA甲基化的形成和去甲基化是通过一系列酶的催化下进行的。
在哺乳动物细胞中，DNA甲基转移酶（DNA methyltransferase）可以将甲基基团添加到DNA上，而DNA 去甲基化酶（DNA demethylase）可以将甲基基团从DNA上去除。
DNA甲基化与疾病的关联DNA甲基化异常与多种疾病的发生和发展密切相关。
以下是一些与DNA甲基化异常相关的疾病：1.癌症：DNA甲基化异常在多种癌症中广泛存在。
甲基化模式的改变可以导致关键基因的失活或过度表达，从而促进癌细胞的生长和侵袭。
2.免疫系统疾病：某些自身免疫性疾病，如系统性红斑狼疮和类风湿性关节炎，与DNA甲基化异常有关。
这些异常可以导致免疫系统的功能紊乱。
DNA甲基化与表观遗传
DNA甲基化与表观遗传随着遗传学研究的不断深入，人们对于DNA的认识越来越深刻。
DNA是构成基因的重要成分，而表观遗传则是影响DNA表达的重要模式之一。
而DNA甲基化作为表观遗传的一种形式，也成为了研究的重要方向之一。
什么是DNA甲基化？DNA甲基化是指在DNA分子中加入甲基基团，将少数脱氧核糖骨架上的位点（CpG岛）上的C被甲基基团取代，成为5-甲基脱氧胞嘧啶（5mC）的过程。
这一甲基化反应主要由DNA甲基转移酶（DNMT）催化完成。
DNA甲基化是如何影响遗传？在人体内，人类的基因组拥有大量的CpG岛分布在不同的基因区域中。
而在这些CpG岛上的甲基化作为表观遗传的一种形式，具有重要的调节基因表达的作用。
早期研究发现，在胚胎发育阶段，人体对于一些重要的发育基因，如Nanog、Oct4、Sox2等调控基因在胚胎干细胞中的表达需要保持在一个特殊的状态。
这些基因在正常细胞中会被甲基化，表达水平很低，而在干细胞中这些基因是非常活跃的。
这就说明，DNA甲基化是一个至关重要的调控机制，与基因的表达和人体的发育密切相关。
除了影响胚胎发育外，DNA甲基化还能影响人体的健康。
例如乳腺癌、结肠癌等肿瘤在甲基化的调节过程中，会受到大量基因表达的条件所影响。
DNA甲基化与表观遗传有何关系？表观遗传是指非基因所注明的对于遗传信息的传递方式。
与相对稳定的基因遗传不同，表观遗传则是一种相对动态的调节，其调控范围涵盖了进化、发育、各种环境变化等。
DNA甲基化作为表观遗传的一种形式，可以通过改变基因表达调节模式，影响某些行为表现，包括许多方面的特征和潜在的疾病状态。
最近的研究发现，一项大量基因组研究中，40%的差异主要是由于DNA甲基化产生，而不是来自DNA序列变异。
这证明了DNA甲基化在表观遗传上的重要作用。
此外，DNA甲基化还可以在基因组不稳定性、转录因子结合能力、组蛋白修饰等方面起到一定的作用，从而参与了许多生物过程，如DNA修复、细胞周期调节、免疫系统反应等。
DNA甲基化
DNA甲基化
生物学术语
01 原理
03 类型
目录
02 酶分类 04 机制
DNA甲基化（DNA methylation）为DNA化学修饰的一种形式，能够在不改变DNA序列的前提下，改变遗传表 现。所谓DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5号碳位共价键结合一个甲 基基团。大量研究表明，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甲基化（methylation）是真核细胞正常而普遍的修饰方式，也是哺乳动物基因表达调控的主要表观遗传 学形式。DNA甲基化后核苷酸顺序及其组成虽未发生改变，但基因表达受影响。尽管甲基化修饰有多种方式，被 修饰位点的碱基可以是腺嘌呤的N-6位、胞嘧啶的N-4位、鸟嘌呤的N-7位和胞嘧啶的C-5位，它们分别由不同的 DNA甲基化酶催化，但大多发生在基因启动子区CpG岛上。DNA甲基化时，胞嘧啶从DNA双螺旋上突出，进入能与酶 结合的裂隙中，在胞嘧啶甲基转移酶催化下，把活性的甲基从S-腺苷甲硫氨酸转移至胞嘧啶5位上，形成5-甲基 胞嘧啶（5-MC）。基因启动子区的甲基化可导致转录沉寂。
植物基因组学中的DNA甲基化
植物基因组学中的DNA甲基化DNA甲基化是一种非常重要的生物学研究内容，尤其是在植物基因组学领域。
在这篇文章中，我将着重探讨DNA甲基化是什么，以及它在植物基因组中的意义。
什么是DNA甲基化？DNA甲基化是指在DNA链上添加methyl基(-CH3)的一种化学修饰。
这个过程是通过甲基转移酶完成的，甲基转移酶可以将S-adenosylmethionine(SAM)中的methyl基转移至DNA分子上。
DNA甲基化具有良好的可逆性，可以通过DNA脱甲基化酶(DNMT)将methyl基去除。
DNA甲基化作为一种生物化学修饰，对于细胞的生命活动具有重要的影响。
它可以通过改变染色体结构，参与基因转录和表达，并对基因组稳定性产生影响。
人们对于DNA甲基化的研究已经进行了数十年，但是，植物基因组中的DNA甲基化还是相对新的领域，目前尚有许多待探讨的问题。
DNA甲基化在植物基因组中的意义DNA甲基化可以影响植物体内基因的表达。
它可以通过增加或减少methyl基，调整染色体的结构，使得某些区域的基因表达受到抑制或者增强。
这一过程被称为DNA甲基化修饰。
在植物生长与发育的过程中，DNA甲基化具有非常重要的意义。
例如，在植物的胚胎发育中，DNA甲基化可能会影响大量基因的表达。
同时，在植物对外界环境的适应中，DNA甲基化修饰也发挥着至关重要的作用。
例如，在水稻的耐盐性中，DNA甲基化是一个非常重要的调控机制。
研究表明，DNA甲基化可以影响水稻胚胎的基因表达，并提高其耐盐能力。
DNA甲基化的变化还可以影响植物种群的进化。
一个研究表明，在某些植物种群中，DNA甲基化可以产生扩散选择作用。
也就是说，一些部位的DNA甲基化水平高，可以使得植物更加适应特定环境，从而共同进化成一种采取共同策略的种群。
最后，DNA甲基化还可以帮助研究人员对植物基因组的演化历史进行揭示。
通过对DNA甲基化水平不断变化的地区进行比较，可以得到不同基因型间的相似性与差异性，从而为基因组进化历史做出重要贡献。
核酸质谱dna甲基化检测等级划分
核酸质谱dna甲基化检测等级划分
核酸质谱DNA甲基化检测可以根据甲基化位点的检测情况进行等级划分。
一般常见的等级划分包括以下几个：
1. 高甲基化水平（High methylation level）：指DNA中大部分甲基化位点均被甲基化，甲基化程度较高。
这种情况下，表观遗传学调控可能会更加稳定，基因通常处于沉默状态。
2. 中等甲基化水平（Moderate methylation level）：指DNA中部分甲基化位点被甲基化，甲基化程度较中等。
这种情况下，表观遗传学调控可能会有一定的变化，基因的表达水平可能存在一定的差异。
3. 低甲基化水平（Low methylation level）：指DNA中很少甲基化位点被甲基化，甚至没有甲基化的位点。
这种情况下，表观遗传学调控可能较为活跃，基因通常处于活跃状态。
此外，还可以根据具体的甲基化位点数量或甲基化水平的百分比，定量地划分不同等级。
具体的等级划分标准可能会因研究目的不同而有所变化。
DNA甲基化的总结
DNA甲基化的总结DNA甲基化是指DNA分子上甲基基团与DNA中的胸腺嘧啶（C）残基共价键结合的化学修饰过程。
在大多数生物体中，DNA甲基化是一种常见的遗传信息的修饰方式，并且在生物发育、细胞分化、基因表达调控等诸多生物学过程中起重要作用。
本文将从DNA甲基化的概念、机制、功能以及与疾病的关系等方面进行详细的总结。
首先，DNA甲基化是指通过甲基转移酶将甲基基团添加到DNA分子中的胸腺嘧啶残基上。
甲基化作用通常发生在DNA双链的5'位碱基C上。
在CpG二聚体（CpG dinucleotides）中的C上加甲基即形成了5-甲基胸腺嘧啶（5-methylcytosine，5mC）。
CpG二聚体在哺乳动物基因组中非常富集，因此DNA甲基化主要发生在CpG岛（CpG islands）区域。
CpG岛是指包含大量CpG二聚体的DNA序列，位于基因启动子区域附近。
CpG岛的甲基化程度与基因的转录活性密切相关。
DNA甲基化的机制主要涉及两个过程：甲基化和去甲基化。
甲基化是通过DNA甲基转移酶（DNA methyltransferase，DNMT）将甲基基团转移至DNA分子的胸腺嘧啶残基上，甲基转移的供体一般是S-腺苷甲硫氨酸（SAM）。
去甲基化是指去除5mC上的甲基基团，恢复C残基的过程。
在DNA去甲基化中，最为重要的酶是TET（Ten-eleven translocation）家族的蛋白。
DNA甲基化在生物体内起到多种功能。
首先，DNA甲基化在基因表达调控中起重要作用。
甲基化的高水平通常与基因沉默有关，而甲基化的低水平通常与基因激活相关。
例如，在胚胎发育早期，由于甲基化的抑制作用，大部分基因处于沉默状态。
而随着胚胎发育的进行，甲基化逐渐减少，导致基因的激活。
其次，DNA甲基化还参与细胞分化过程。
许多研究发现，细胞的分化状态与DNA的甲基化水平密切相关。
不同细胞类型中的基因组甲基化模式也有所不同。
此外，DNA甲基化还与遗传稳定性、X染色体失活、基因座识别等生物学过程密切相关。
DNA甲基化的作用及意义
DNA甲基化的作用及意义DNA是我们身体中最重要的分子之一，它包含了我们基因的信息，决定了我们的遗传特征和身体的构成。
然而，这些信息并不是一成不变的，DNA会被一些化学过程所影响，其中最重要的一种就是DNA甲基化。
本文将讨论DNA甲基化的作用及意义。
1. 什么是DNA甲基化DNA甲基化是指在DNA分子中，一种叫做甲基的化学物质被加到氮碱基上的过程。
某些组成DNA的碱基旁边有一个甲基，这个过程就是DNA甲基化。
甲基通常会被加到胸腺嘧啶（C）和腺嘌呤（G）这两种碱基上。
DNA甲基化过程是由甲基转移酶调控的，这类酶能够将甲基从一种分子转移到另一种分子中。
在基因组中，约有70-80%的CpG位点（即C和G相邻的位置）会被甲基化。
2. DNA甲基化的作用DNA甲基化在生物学中扮演着至关重要的角色，它可以影响基因表达、细胞命运、基因稳定性以及染色质结构等方面。
2.1 基因表达DNA甲基化会影响基因的表达。
通常情况下，DNA甲基化会阻碍转录因子的作用，这样就会阻止DNA进行转录，从而抑制某些基因的表达。
2.2 细胞命运DNA甲基化还能决定细胞的发育方向。
在人的人类胚胎发育过程中，细胞在不同的发育阶段具有不同的DNA甲基化模式。
这些甲基化模式指导着细胞的分化成为不同类型的细胞。
2.3 基因稳定性DNA甲基化也能够帮助维持DNA的稳定性。
在一些连续重复起点和终点的区域，DNA甲基化可以组织染色质结构，从而防止基因重复调用，维护基因的稳定性，以保证细胞正常运作。
2.4 染色质结构DNA甲基化还会影响染色质结构。
这是因为 DNA甲基化往往是在CpG富集区域发生的，而这些区域通常位于启动子、外显子、转录因子结合位点等位置。
3. DNA甲基化的意义DNA甲基化的发现是遗传学史上的一大里程碑，它带来了许多对于生物学的重要启示。
3.1 疾病诊断DNA甲基化已经和许多与健康和疾病有关的生理或病理过程有所联系。
例如，性别畸形、多发性硬化症（MS）、肝硬化、帕金森病等。
dna甲基化概念
dna甲基化概念DNA甲基化是生物体内一种常见的表观遗传修饰方式，它是指在DNA分子上加上甲基基团的一种化学反应。
这种修饰方式在不改变DNA序列的前提下，能够影响基因的表达和功能，进而影响细胞分化、发育、代谢等生物学过程。
因此，DNA甲基化被认为是一种重要的表观遗传调控机制。
一、DNA甲基化的发现与研究历程早在20世纪60年代，科学家们就已经开始关注DNA甲基化现象。
当时，一些研究人员在研究细菌的基因调控时发现了一种特殊的酶——DNA甲基化转移酶（DNA methyltransferase, Dnmt）。
这种酶可以将S-腺苷甲硫氨酸（SAM）上的甲基基团转移到DNA分子上，形成5-甲基胞嘧啶（5mC）。
这一发现为后来的研究奠定了基础。
随着科学技术的发展，人们逐渐认识到DNA甲基化在生物体内的重要作用。
1980年代，科学家们开始研究哺乳动物细胞中的DNA甲基化现象。
他们发现，在胚胎发育过程中，某些基因的甲基化程度会发生变化，从而影响这些基因的表达。
此外，他们还发现，在肿瘤细胞中，许多基因的甲基化程度也会发生异常变化。
这些研究结果表明，DNA甲基化可能是一种重要的表观遗传调控机制。
二、DNA甲基化的生物学意义1. 影响基因表达DNA甲基化可以直接影响基因的表达。
通常情况下，未甲基化的CpG位点更容易被转录因子识别和结合，从而促进基因的表达。
相反，甲基化的CpG位点则不容易被转录因子识别和结合，从而抑制基因的表达。
因此，DNA甲基化可以通过改变CpG 位点的甲基化程度来调节基因的表达水平。
2. 参与细胞分化和发育DNA甲基化在细胞分化和发育过程中起着关键作用。
例如，在胚胎发育过程中，某些基因的甲基化程度会发生显著变化，从而影响这些基因的表达。
这些基因的表达变化最终会导致细胞分化和组织形成。
此外，DNA甲基化还可以通过影响干细胞的自我更新和分化能力来调控细胞命运。
3. 参与疾病发生和发展DNA甲基化异常与许多疾病的发生和发展密切相关。
DNA甲基化检测技术全攻略
DNA甲基化检测技术全攻略DNA甲基化是指DNA分子上的甲基基团与DNA碱基结合，从而调节基因的转录活性。
甲基化的变化在许多疾病和发育过程中起着重要作用。
因此，DNA甲基化检测技术成为了研究和诊断领域中的关键工具之一、本文将介绍DNA甲基化检测技术的全攻略，包括常用的方法和关键步骤。
一、DNA甲基化检测技术的基本原理全基因组的甲基化检测通常使用甲基化敏感的限制酶来区分甲基化和非甲基化的DNA。
通过将DNA与限制酶一起处理，只有非甲基化的DNA会被酶切割。
然后可以使用聚合酶链反应（PCR）或基因芯片等方法来扩增和检测特定的DNA片段。
位点特异性的甲基化检测主要通过甲基化特异性的PCR或测序方法来实现。
首先需要设计特异性的引物，这些引物能够在甲基化和非甲基化的DNA片段上扩增。
接着，通过PCR扩增或测序分析来确定甲基化位点的状态。
二、DNA甲基化检测技术的常用方法1.甲基化敏感的限制酶消化法：通过将DNA与甲基化敏感的限制酶一起处理，只有非甲基化的DNA会被酶切割。
然后可以使用PCR或基因芯片等方法来扩增和检测特定的DNA片段。
2.甲基化特异性的PCR：通过设计甲基化特异性的引物，来扩增甲基化和非甲基化的DNA片段。
这种方法可以用于位点特异性的甲基化检测。
3.甲基化特异性的测序方法：通过测序分析来确定DNA片段上的甲基化状态。
这种方法可以用于全基因组的甲基化检测。
三、DNA甲基化检测技术的关键步骤1.样本的准备：样本可以是基因组DNA或特定的DNA片段。
对于全基因组的甲基化检测，需要提取和纯化高质量的基因组DNA。
对于位点特异性的甲基化检测，可能需要对DNA进行限制酶切割或甲基化特异性的PCR 前处理。
2.甲基化敏感的限制酶消化或甲基化特异性的PCR：根据实验设计，选择合适的方法来检测甲基化状态。
对于甲基化敏感的限制酶消化法，将DNA和甲基化敏感的限制酶一起处理，然后使用PCR或基因芯片等检测方法来扩增和检测特定的DNA片段。
DNA甲基化
进一步研究发现，辅助因子Dnmt3能通过其PHD结构域 与第四位赖氨酸未甲基化的组蛋白H3发生相互作用，进 而招募DNA甲基转移酶Dnmt3a到靶位点发生起始性DNA 甲基化。
Thank You!
– 呈现上述现象的基因称为印记基因(imprinted gene)， 它又可分为父系印记基因(父源印记，母源表达)和母系 印记基因(母源印记，父源表达)。
DNA甲基化与基因印记
• 印记基因发生的机制尚待深人研究，但一般认为主要由于 来自双亲等位基因被甲基化而导致沉默，即DNA CpG岛 的胞嘧啶5’位置上被加上甲基。
• 甲基化与X染色体失活
• 在雌性哺乳动物，剂量补偿是通过一条X染色体的失活来实现的，由X染 色体失活中心(Xic)控制。Xic区域有两个与X染色体失活相关的基因Xist 和Tsix，两者的动态表达在X染色体失活中起着重要作用，X染色体失活 前，Xist和Tsix是共同表达的，X染色体失活开始后，Tsit停止表达。
DNA甲基化与基因印记
H3K9 甲基化与转录基因沉默 在组蛋白尾部众多的赖氨酸残基甲基化中，H3K9甲基化是基因转录沉默的标 志。
最近Weinberg等 发现针对EF1 A启动子siRNA双链和反义链均能通过组蛋白 H3K9甲基化介导基因沉默。甲基化的H3K9可募集HP1到染色质，HP1与多 种转录抑制因子结合，抑制基因转录。
• 哺乳动物中，这种反义调节可能代表着较为普遍的长距离转录调控机制 ，但调节Xist和Tsix的表达的详细机制仍不清楚。通过对失活和有活性的 X染色体DNA甲基化状态的研究发现，在失活的染色体上，大部分基因 的CpG是甲基化的，在活化的染色体是非甲基化的。活化染色体与非活 化染色体甲基化状态的不同只代表着甲基化在X染色体失活中的一种晚 发现象，它对失活状态的维持具有重要作用，但没有始动作用。
DNA甲基化
DNA甲基化DNA甲基化（DNA methylation)是最早发现的修饰途径之一,大量研究表明，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。
含义：在甲基转移酶的催化下，DNA的CG两个核苷酸的胞嘧啶被选择性地添加甲基，形成5－甲基胞嘧啶，这常见于基因的5'—CG—3’序列。
大多数脊椎动物基因组DNA都有少量的甲基化胞嘧啶，主要集中在基因5’端的非编码区，并成簇存在.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的甲基化可引起基因的失活，DNA甲基化导致某些区域DNA构象变化,从而影响了蛋白质与DNA的相互作用，甲基化达到一定程度时会发生从常规的B-DNA向Z-DNA的过渡，由于Z—DNA结构收缩，螺旋加深，使许多蛋白质因子赖以结合的原件缩入大沟而不利于转录的起始,导致基因失活。
另外，序列特异性甲基化结合蛋白（MBD/MeCP）可与启动子区的甲基化CpG岛结合,阻止转录因子与启动子作用，从而阻抑基因转录过程。
DNA甲基化主要形成5－甲基胞嘧啶（5-mC）和少量的N6—甲基腺嘌呤（N6—mA)及7－甲基鸟嘌呤（7—mG）结构基因：含有很多CpG 结构，2CpG 和2GPC 中两个胞嘧啶的5 位碳原子通常被甲基化，且两个甲基集团在DNA 双链大沟中呈特定三维结构.基因组中60％～ 90％的CpG 都被甲基化，未甲基化的CpG 成簇地组成CpG 岛，位于结构基因启动子的核心序列和转录起始点。
有实验证明超甲基化阻遏转录的进行.DNA 甲基化可引起基因组中相应区域染色质结构变化，使DNA 失去核酶＆ouml;限制性内切酶的切割位点，以及DNA 酶的敏感位点，使染色质高度螺旋化，凝缩成团，失去转录活性.5 位C 甲基化的胞嘧啶脱氨基生成胸腺嘧啶(C-T转换),由此可能导致基因置换突变,发生碱基错配,如果在细胞分裂过程中不被纠正，就会诱发遗传病或癌症.酶的分类:动物中DNA 甲基转移酶有两种:1） DNM T1，持续性DNA 甲基转移酶-—作用于仅有一条链甲基化的DNA 双链，使其完全甲基化,可参与DNA 复制双链中的新合成链的甲基化，DNM T1 可能直接与HDAC （组蛋白去乙酰基转移酶）联合作用阻断转录；2）DNM T3a、移酶可能参与细胞生长分化调控,其中DNM T3b在肿瘤基因甲基化中起重要作用。
DNA甲基化检测技术
肿瘤类型
乳腺癌、肺癌、食管癌、结肠癌、胃癌、胰、 肝 癌
乳腺癌、卵巢癌 GIT 、头与颈部瘤、NHL、肺癌
肺癌
E-cadherin ER GSTP1 hMLH1
MGMT P15
增强增殖、侵袭与转移 激素抵抗 失去对致癌物活性代谢产物的解毒作用 缺损DNA错配修复,基因点突变
3、损伤与修复
一方面参与凋亡和修复的基因受DNA 甲基化调控,另一方面异常甲 基化往往会导致DNA 的多种损伤。此外 ,甲基化还可能直接参与DNA损 伤的识别和修复过程.
4、其他 ：
甲基化还参与DNA 的复制和包装及 DNA片段的转座等。
基因组甲基化的特点：
◆可逆性——许多甲基化位点可以根据细胞活性的要求重新 甲基化或去甲基化；
DNA甲基化与肿瘤的关系
MGMT基因在许多肿瘤中被认为是抗肿瘤药物治疗的预测标记。MGMT启 动子肿瘤特异性甲基化，可以抑制MGMT蛋白的活性，从而使得肿瘤细胞对 烷化类的抗肿瘤药物敏感，因而被广泛用于肿瘤化疗治疗。
Figure： Kaplan–Meier Estimates of Overall Survival, According to MGMT Promoter Methylation Status.
p53-相关基因，与DNA 修复及耐药性有 关 细胞的过度激活与增殖
乳腺癌、甲状腺癌、胃癌 乳腺癌、前列腺癌 前列腺癌、乳腺癌、肾癌 结肠癌、胃癌、子宫内膜瘤、卵巢癌
肺癌、脑瘤 非白血性白血病、淋巴瘤、鳞状细胞癌、肺癌
RASSF1A
失去了对G1/S负调控抑制作用
肺癌、乳腺癌、卵巢癌、肾癌、鼻咽癌
Rb
◆组织特异性——不同的组织细胞具有不同的甲基化模式， 为基因表达设定程序。
一、 DNA甲基化与基因表达
一、DNA甲基化与基因表达
DNA甲基化是最早发现的修饰途径之一，可能存在于所有高等生物中。
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。
1．DNA甲基化的主要形式
5-甲基胞嘧啶，N6-甲基腺嘌呤和7-甲基鸟嘌呤。
在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出现在CpG和CpXpG中，原核生物中CCA/TGG和GATC也常被甲基化。
真核生物细胞内存在两种甲基化酶活性：一种被称为日常型（mainte-nance）
甲基转移酶，另一种是从头合成（denovo synthesis）甲基转移
酶。
前者主要在甲基化母链（模板链）指导下使处于半甲基化的DNA双链分子上与甲基胞嘧啶相对应的胞嘧啶甲基化。
日常型甲基转移酶常常与DNA内切酶活性相耦联，有3种类型。
II类酶活性包括内切酶和甲基化酶两种成分，而I类和III类都是双功能酶，既能将半甲基化DNA甲基化，又能降解外源无甲基化DNA。
由于甲基化胞嘧啶极易在进化中丢失，所以，高等真核生物中CG序列远远低于其理论值。
哺乳类基因组中约存在4万个CG islands，大多位于转录单元的5'区。
没有甲基化的胞嘧啶发生脱氨基作用，就可能被氧化成为U，被DNA修复系统所识别和切除，恢复成C。
已经甲基化的胞嘧啶发生脱氨基作用, 它就变为T, 无法被区分。
因此, CpG序列极易丢失。
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DNA甲基化是表观遗传学(Epigenetics)的重要组成部分，在维持正常细胞功能、遗传印记、胚胎发育以及人类肿瘤发生中起着重要作用，是目前新的研究热点之一。
随着对甲基化研究的不断深入，各种各样甲基化检测方法被开发出来以满足不同类型研究的要求。
这些方法概括起来可分为三类：基因组整体水平的甲基化检测、基因特异位点甲基化的检测和新甲基化位点的寻找。
近15年来，人们越来越认识到DNA甲基化研究的重要性，开发出一系列检测DNA的方法。
根据研究目的这些方法分为：基因组整体水平的甲基化检测，特异位点甲基化的检测和新甲基化位点的寻找。
根据研究所用处理方法不同可以分为：基于PCR的甲基化分析方法；基于限制性内切酶的甲基化分析方法；基于重亚硫酸盐的甲基化分析方法和柱层法等。
DNA甲基化的分析方法很多，可分为总基因组甲基化的检测和单基因序列特异性甲基化分析的研究。
总基因组甲基化的检测又分为全基因组序列特异性甲基化分析和基因组非特异性甲基化水平的研究。
前者包括甲基化差异性杂交显示(differential methylation hybridization，DMH)、寡核苷酸微阵列法和基因组限制性酶切扫描法(restriction landmarkgenomescanning，RLGS)；后者包括3H—SAM掺人后液闪检测法和高压液相色谱法。
对单基因序列特异性甲基化分析包括传统的甲基化敏感的限制性内切酶(methylation sensitive restriction endonucleases，MSREs)分析、比较简洁的甲基化特异性PCR(methylation specific PCR，MSP)、全面反映甲基化情况的亚硫酸氢钠变性后测序(bisulfitegenomic sequencing)、甲基化敏感性单核苷酸引物扩增(methylation sensitive single nucleotide primer extension，Ms—SnuPE)、较新颖的甲基化荧光检测(methylight)、结合亚硫酸氢钠变性的限制性酶分析(combined bisulfite restrictionan alysis，COBRA)、酶的区域性甲基化特异性分析(enzymatic regional methylation assay，ERMA)和变性高压液相色谱法(denaturing high performance liquid chromatography，DHPLC)。
甲基化敏感的单核苷酸的扩增(Ms—SnuPE)Ms—SnuPE即甲基化特异的单核苷酸扩增，它能对不同甲基化特异位点进行快速定量，是一种快速估计特异性CpG位点甲基化不同情况的定量方法。
先用重亚硫酸盐处理基因组DNA，未甲基化的胞嘧啶全部转化为尿嘧啶，而甲基化的胞嘧啶不变。
进行PCR扩增，然后取等量扩增产物置于2管中，分别作为Ms—SnuPE单核苷酸引物延伸的模板。
设计用于Ms—SnuPE延伸的引物的3’端紧邻待测碱基。
同时于2个反应体系中加入等量的Taq酶、引物、同位素标记的dCTP或dTTP。
这样，如果待测位点被甲基化，则同位素标记的dCTP会在反应延伸时连于引物末端；若是未被甲基化，则标记的dTTP参与反应。
末端延伸产物经电泳分离和放射活性测定后可得出C／T值，即为甲基化与非甲基化的比值，从而分析得到待测片段中CpG位点甲基化情况。
甲基化敏感限制性内切酶(MSRE)法methylation sensitive restriction endonuclease，MSRE是一类对其识别位点含有甲基化碱基敏感的限制性内切酶，目前至少已发现320种。
此类酶如在其切割位点中含有一个甲基化碱基，则它们中的绝大多数就不能切割DNA。
MSRE法是基于甲基化敏感Ⅱ型限制性内切酶不能切割含有一个或多个甲基化切点序列的基本原理。
用甲基敏感Ⅱ型内切酶及其同工酶(对甲基化不敏感)切割含有一个或多个甲基化CpG序列的片段，然后用DNA印迹法分析。
此法的最大优点就是无须知道靶DNA一级结构的详细信息，并可提供CpG岛甲基化状态的直接评价，包括取得一些对被检基因甲基化的定量分析信息。
但该法除了需要大量的高相对分子质量DNA(≥5ug)外，还只能检测到拷贝数比例大于百分之几的甲基化等位基因，并且仅能提供MSRE识别序列中那些CpG岛甲基化状态的信息。
甲基化荧光PCR检测甲基化荧光检测(methylight)是利用荧光定量性PCR检测亚硫酸氢钠处理后的序列改变。
在TaqManR技术中，可以使用3种不同的单核苷酸(正义引物、反义引物和荧光杂交探针)，进行不同序列的检测。
与已存在的技术相比，甲基化荧光检测最明显的优点就是能同时对几百甚至几千例样品迅速检测。
高敏感、快速是本方法最显著的特点，它可以在非甲基化等位基因超出10 000倍的情况下精确地检测到甲基化的等位基因并定量，而且可以做多样本、多基因位点的快速分析。
此外，该方法具备可重复、所需样本量少、不需要电泳分离的特点，可以为临床标本的分子生物学研究提供可靠的技术支持。
缺点是费用高，测定每个位点都要用两端标有荧光素的探针和一对引物，且受较多因素影响。
结合亚硫酸氢钠处理和酶解分析(COBRA)亚硫酸氢钠处理的DNA扩增后使甲基化的胞嘧啶残基成为胸腺嘧啶，而已经甲基化的胞嘧啶残基仍维持胞嘧啶。
这种变化会产生新的酶切位点或保持原有的甲基化依赖位点。
PCR 反应的引物中不包含CpG二核苷酸，因此与模板和原来的甲基化位点不会混淆。
在此之后，将PCR产物纯化、酶切、聚丙烯酰胺凝胶电泳、电印迹、单核苷酸杂交和磷图像定量。
COBRA是一个测定DNA甲基化敏感的定量方法，在检测完全甲基化和完全不甲基化的样品时最常用。
在甲基化变异细胞占少数的混杂的样品中，由于所用链特异性PCR不是特异扩增变异靶序列，故灵敏度较MSP差。
酶的区域性甲基化特异性分析(ERMA)酶的区域性甲基化分析是一种定量区域性CpG甲基化密度研究方法。
基因组DNA在亚硫酸氢钠处理后，感兴趣的区域由包含dam位点的引物扩增。
扩增后的PCR产物与14C标记的SAM及dam甲基转移酶温育，作为标准DNA定量的内参照。
之后将3H标记的SAM和M．SssI甲基转移酶温育。
在每个检测中使用具有确定甲基化位点细胞系DNA的标准混合物，每个样品的3H／14C比值转化为所测序列的甲基化密度百分比。
该方法不能确定单独CpG位点的甲基化状况。
亚硫酸氢钠测序法(bisulfite genomic sequencing)直接测序法是建立在MSP基础上进一步深入研究CpG岛各个位点甲基化情况的方法。
重亚硫酸盐使DNA中未发生甲基化的胞嘧啶脱氨基转变成尿嘧啶，而甲基化的胞嘧啶保持不变，行PCR扩增(引物设计时尽量避免有CpG，以免受甲基化因素的影响)所需片段，则尿嘧啶全部转化成胸腺嘧啶。
最后，对PCR产物进行测序，并且与未经处理的序列比较，判断是否CpG位点发生甲基化。
此方法一种可靠性及精确度很高的方法，能明确目的片段中每一个CpG位点的甲基化状态。
在寻找有意义的关键性CpG位点上，有其他方法无法比拟的优点。
测序法以CpG岛两侧不含CpG点的一段序列为引物配对区，所以能够同时扩增出甲基化和非甲基化靶序列。
它的不足是耗费时间和耗资过多，至少要测序102.1 基因组整体水平甲基化分析2.1.1 高效液相色谱柱（HPLC）及相关方法HPLC是一种比较传统的方法，能够定量测定基因组整体水平DNA甲基化水平。
它由Kuo 等1980年[18]首次报道。
过程是将DNA样品先经盐酸或氢氟酸水解成碱基，水解产物通过色谱柱，结果与标准品比较，用紫外光测定吸收峰值及其量，计算5mC/(5mC 5C)的积分面积就得到基因组整体的甲基化水平。
这是一种检测DNA甲基化的标准方法。
但它需要较精密的仪器。
Fraga等2002年[19]运用高效毛细管电泳法(HPCE)处理DNA水解产物，以确定5mC的水平。
与HPLC相比，HPCE更加简便、快速、经济。
HPLC及HPCE测定基因组整体DNA甲基化水平的敏感性均较高。
Oefner等1992年[20]提出变性高效液相色谱法（DHPLC）用于分析单核苷酸和DNA分子。
邓大君等2001[21]将其改进与PCR联用建立了一种检测甲基化程度的DHPLC分析方法。
将重亚硫酸盐处理后的产物进行差异性扩增，由于原甲基化的在重亚硫酸盐处理时仍被保留为胞嘧啶，因此原甲基化的在PCR扩增时，其变性温度也相应上升，使PCR产物在色谱柱中保留的时间明显延长，这样就可以测定出PCR产物中甲基化的情况。
这种方法的最明显优点是：可用于高通量混合样本检测，能够明确显示目的片段中所有CpG 位点甲基化的情况，但不能对甲基化的CpG位点进行定位。
2.1.2 SssI 甲基转移酶法[22]SssI甲基转移酶能够催化DNA的CpG位点发生甲基化。
3H-S-腺苷甲硫氨酸(3H-SAM)在SssI甲基转移酶催化作用使基因组DNA的CpG位点发生甲基化。
通过测定剩余的放射性标记的SAM即可得到原基因组整体甲基化水平，即测到的放射性强度与所测DNA甲基化水平成反比。
这种方法的缺点是所使用的SssI甲基转移酶不稳定，致结果不够精确。
2.1.3 免疫化学法[23]这种方法是基于单克隆抗体能够与5mC发生特异性反应。
应用荧光素标记抗体使之与预先已固定在DEAE膜上的样品DNA特异性结合，对DEAE膜上的荧光素进行扫描得到5mC 的水平，其荧光素强度与5mC水平成正比。
Oakeley等1997年[23]报道了这种方法。
这种方法需要精密的仪器。
2.1.4 氯乙醛法Oakeley等1999年[24]首先描述了这种使用氯乙醛和荧光标记的方法。
首先，将DNA经重亚硫酸盐处理使未甲基化的胞嘧啶全部转变为尿嘧啶，而甲基化的胞嘧啶保持不变（Frommer等1992年）[25]，然后经过银或色谱柱去除DNA链上的嘌呤，再将样品与氯乙醛共同孵育，这样5mC就转变为带有强荧光的乙烯胞嘧啶，荧光的强度与原5mC的水平成正比。
这种方法可以直接测定基因组整体5mC水平。
其优点是所用试剂价格低廉且稳定性好，避免了放射性污染，但缺点是费时费力，而且氯乙醛是一种有毒的物质。
2.2 特异性位点的DNA甲基化的检测2.2.1 甲基化敏感性限制性内切酶（methylation-sensitive restriction Endonuclease，MS-RE）-PCR/Southern法这种方法利用甲基化敏感性限制性内切酶对甲基化区的不切割的特性，将DNA消化为不同大小的片段后再进行分析。
常使用的甲基化敏感的限制性内切酶有HpaⅡ-MspⅠ(识别序列CCGG)和SmaⅠ-Xmal(CCCGGG)等。