DNA甲基化详解
甲基化特点-概述说明以及解释
甲基化特点-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：甲基化是一种重要的表观遗传学修饰方式，指的是DNA分子上的甲基基团与蛋白质相互作用，通过改变DNA的结构和功能来影响基因的表达。
甲基化在生物学中扮演着至关重要的角色，可以影响细胞的分化、发育和疾病的发生。
本文将重点介绍甲基化的定义、在生物学中的重要性以及甲基化的机制，旨在加深对这一重要生物学现象的认识。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的组织和内容安排进行介绍。
在这个部分，我们可以简要说明本文分为引言、正文和结论三个部分，每个部分包含几个小节，以及各个小节的主要内容和要点。
同时也可以提及文章的主题和独特性，以引起读者的兴趣。
具体内容可以包括：本文共分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要介绍了甲基化的概念和背景，以及本文的研究目的和意义。
正文部分涵盖甲基化的定义、在生物学中的重要性和甲基化的机制三个主要话题，详细介绍了甲基化在基因表达和细胞分化中的作用。
结论部分对整篇文章进行了总结，强调了甲基化的特点和在疾病中的作用，同时展望了未来的研究方向。
通过本文的阐述，读者将对甲基化的重要性和机制有更深入的了解，同时也能够了解到甲基化在疾病中的可能作用，为未来的研究提供了一定的参考和展望。
1.3 目的:本篇文章的目的在于探讨甲基化的特点，深入探讨甲基化在生物学中的重要性以及其机制。
通过对甲基化的定义和相关知识的介绍，使读者对甲基化有更深入的了解。
同时，通过对甲基化在疾病中的作用和未来研究方向的展望，拓展对甲基化在生物学领域中的应用和研究价值的认识，为未来相关研究提供启示和参考。
希望通过本文的深入探讨，能够进一步促进甲基化研究领域的发展，为生物学领域的进步和发展提供新的思路和方向。
2.正文2.1 甲基化的定义:甲基化是一种生物化学反应，指的是DNA分子上甲基基团的添加。
甲基基团是由一个碳原子和三个氢原子组成的小分子，通过DNA甲基转移酶酶的作用，可以将甲基基团加到DNA的嘌呤或嘧啶碱基上。
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——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甲基化的分子机制及其在基因表达中的作用
DNA甲基化的分子机制及其在基因表达中的作用DNA甲基化是一种常见的表观遗传修饰方式，通过甲基基团的添加在DNA分子上进行化学修饰。
DNA甲基化在生物体的发育、分化和疾病发生中发挥着重要的作用。
本文将介绍DNA甲基化的分子机制以及其在基因表达中的作用。
一、DNA甲基化的分子机制DNA甲基化是指在DNA分子上特定的胞嘧啶核苷酸上加上甲基基团(CH3)，形成5-甲基胞嘧啶（5-mC）。
DNA甲基化主要发生在CpG甲基化位点，即在一个胞嘧啶核苷酸的3'位置和一个鸟苷核苷酸的5'位置之间存在着磷酸二酯键连接（CpG岛）。
DNA甲基转移酶（DNA Methyltransferase）负责将甲基基团添加到目标位点，而DNA脱甲基化酶则参与甲基基团的去除。
DNA甲基化在基因组中广泛存在，尤其富集在基因的启动子区域。
在正常细胞中，DNA甲基化可以抑制基因的转录表达，进而影响基因的功能。
然而，DNA甲基化状态的异常会导致基因的异常表达，进而引发多种疾病的发生。
二、DNA甲基化在基因表达中的作用1. 基因沉默DNA甲基化在基因启动子区域的甲基化可以抑制转录因子结合，导致基因的沉默。
甲基化的CpG岛可以吸引甲基化DNA结合蛋白（DNA Methylation Binding Protein）结合，从而促进染色质构象的变化，阻碍转录机器的进入。
这种基因沉默的机制被广泛应用于胚胎发育过程、免疫耐受、肿瘤抑制等生理和病理过程中。
2. 基因活化DNA甲基化在某些特定情况下也可以促进基因的活化。
甲基化的CpG岛中的甲基化程度较低时，可以通过DNA蛋白互作和组蛋白修饰等多种机制来促进基因的活化。
这种情况在胚胎早期发育、基因重编程以及某些疾病的发生中尤为常见。
3. 基因表达的稳定性DNA甲基化不仅直接影响基因的转录表达，还可以通过间接途径影响基因表达的稳定性。
DNA甲基化状态的异常可引发基因组不稳定性，导致基因突变和DNA重组的发生。
DNA甲基化检测技术解读
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 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 肺癌、乳腺癌、卵巢癌、肾癌、鼻咽癌 成视网膜细胞瘤、少突神经胶质(细胞)瘤 肾细胞癌
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
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甲基化的生物学意义
1、转录抑制
基因启动子 区的甲基化可影 响转录激活因子 和其识别序列 的结合.
DNA甲基化的生物学意义
2、影响基因表达
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 加甲基基团的化学修饰现象。
DNA甲基化的形式：
DNA甲基化主要形成5-mC和少量的N6-甲基嘌呤（N6-mA）及7-甲基鸟
嘌呤（7-mG）
CpG 岛（CpG Island）
在基因组的某些区域中，通常是基因的启动子区域，5’端非翻译 区和第一个外显子区，CpG序列密度非常高，超过均值5倍以上，成为 鸟嘌呤和胞嘧啶的富集区，称之为CpG岛(CpG Islands, CGIs)。 正常结构基因组中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
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
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。
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基因甲基化检测技术
dna基因甲基化检测技术
DNA基因甲基化检测技术是一种用于检测DNA分子中的甲基化修饰的方法。
DNA甲基化是一种常见的表观遗传修饰方式，通过在DNA分子中加入甲基基团来改变基因的表达。
甲基化
修饰在基因组稳定性、细胞分化、发育和疾病发生发展等方面起着重要作用。
常见的DNA基因甲基化检测技术包括以下几种：
1. 甲基化特异性PCR（MSP）：该方法通过甲基化特异性酶
切和PCR扩增来分析DNA区域的甲基化状态。
甲基化和非甲基化的DNA片段通过特异性引物进行扩增，并通过凝胶电泳
来分析甲基化水平。
2. 甲基化敏感性限制性内切酶（MSRE）消化-PCR：该方法利用一些能够识别甲基化和非甲基化位点的酶进行DNA消化和PCR扩增。
甲基化位点在酶消化后会有不同的PCR产物，通
过凝胶电泳来判断甲基化状态。
3. 甲基化特异性测序：该方法通过测序检测DNA甲基化状态。
利用甲基化特异性的测序方法，比如甲基化特异性测序（Methyl-Seq）、甲基化敏感性等位突变测序（MAIM-Seq）等，可以直接确定甲基化位点的位置和水平。
4. 甲基化芯片（microarray）：该方法使用DNA芯片来检测DNA甲基化状态。
芯片上固定了大量已知甲基化位点的DNA
序列，通过甲基化特异性探针杂交实现甲基化位点的检测和分
析。
以上是常见的DNA基因甲基化检测技术，它们在研究DNA 甲基化在基因调控和疾病中的作用方面发挥着重要的作用。
DNA甲基化谱图分析的步骤与技巧
DNA甲基化谱图分析的步骤与技巧DNA甲基化是指DNA分子上的甲基基团（CH3）与DNA碱基之间的化学修饰。
甲基化是真核生物中一种重要的表观遗传修饰方式，对基因的表达和细胞分化具有关键的调控作用。
通过进行DNA甲基化谱图分析，我们可以深入了解DNA甲基化模式及其在疾病发展中的关联。
本文将介绍DNA甲基化谱图分析的步骤与一些技巧。
DNA甲基化谱图分析步骤如下：1. DNA提取：首先从样本（例如血液、组织）中提取DNA。
目前常用的DNA 提取方法有酚-氯仿法、盐法和商用DNA提取试剂盒等。
提取的DNA应具有足够的纯度和质量。
2. 甲基化酶处理：将提取的DNA与DNA甲基化酶一起反应，使DNA上的未甲基化位点与酶反应形成的底物结合。
DNA甲基化酶有多种选择，如DNMT3A、DNMT1和M.SssI等。
反应的时间和温度需要根据实验需求进行调整。
3. 甲基化位点富集：使用合适的方法富集DNA上的甲基化位点。
常用的方法包括甲基化特异性抗体富集、甲基化诱导剂富集和化学法富集等。
这些方法都可有效提高甲基化位点的富集效率。
4. DNA测序：将富集后的甲基化DNA样本进行测序，生成原始的测序数据。
目前，常用的测序技术有二代测序技术如Illumina HiSeq和三代测序技术如PacBio SMRT。
5. 数据分析：利用生物信息学工具和软件分析原始测序数据，得到甲基化谱图。
数据分析过程包括原始数据的质控、序列比对、甲基化位点识别和甲基化水平计算等。
常用的数据分析工具包括Bismark、MethylKit和MethylC-seq等。
DNA甲基化谱图分析的技巧如下：1. 样品选择与准备：选择与研究目标相关的样本，如疾病患者组织或动物实验模型。
确保样本的质量和纯度对于得到准确的结果至关重要。
2. 实验条件优化：基于实验目的和样本特点，优化DNA甲基化过程中的反应条件，如甲基化酶的浓度、反应时间和温度等。
这一步骤需要进行一系列实验和优化以确保实验结果的可靠性。
DNA甲基化在基因表达调控中的意义及研究进展
DNA甲基化在基因表达调控中的意义及研究进展DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰方式，它在基因表达调控中起着非常重要的作用。
随着研究的深入，人们逐渐认识到DNA甲基化对于细胞生物学、发育过程和疾病发生发展等方面的影响，因此对其进行深入研究具有重要的意义。
本文将从DNA甲基化的基本原理、在基因表达中的作用，以及目前研究进展等几个方面对这一问题进行介绍和分析。
一、DNA甲基化的基本原理DNA甲基化是指在DNA分子的5位碱基上加上一个甲基基团，主要出现在胞嘧啶（C）的C5位置。
这一过程是由DNA甲基转移酶（DNMTs）催化完成的。
DNA甲基化的主要方式包括CpG甲基化和非CpG甲基化两种。
CpG甲基化是指位于腺嘌呤（A）和胞嘧啶（T）间的CpG二核苷酸序列上的胞嘧啶被甲基化，而非CpG甲基化则是指除了CpG二核苷酸序列外的其他位置的胞嘧啶被甲基化。
这些甲基化的序列分布在整个基因组中，但大部分位于基因体和启动子区域。
二、DNA甲基化在基因表达调控中的作用DNA甲基化在基因表达调控中扮演着非常重要的角色。
一方面，DNA甲基化可以直接影响基因的转录过程，通过阻碍转录因子结合到启动子区域，从而抑制基因的转录。
DNA甲基化还可以通过改变染色质的结构和构象，进而影响到整个染色质区域的转录活性。
DNA甲基化还可以在基因组稳定性维护以及基因组重复序列的沉默化中发挥重要作用。
三、DNA甲基化在疾病中的作用DNA甲基化异常已经被证明与多种疾病的发生和发展密切相关。
DNA甲基化在肿瘤的发生和发展过程中起到了重要的作用，一些癌症相关基因的甲基化异常会导致这些基因的表达水平异常，从而导致细胞的恶性转化。
DNA甲基化异常还与心血管疾病、神经系统疾病、免疫系统疾病等多种疾病的发生和发展有关。
通过深入研究DNA甲基化对于预防和治疗这些疾病具有非常重要的意义。
四、DNA甲基化的研究进展随着研究的深入，人们对DNA甲基化的研究取得了很多进展。
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。
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– 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甲基化与临床应用医学知识讲解
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应用前景3--肿瘤旳去甲基化治疗
➢ DNA甲基化程度依赖于DNMT活性。正常甲基化 模式旳建立需要DNMT1和DNMT3旳共同作用， DNMT1是DNMT3开启CpG核苷酸从头甲基化旳 确保，而DNMT3则使甲基化水平稳定在正常需要 水平（去甲基化） —— 克制DNMT活性药物是治疗肿瘤旳新希望
应用前景3--肿瘤旳去甲基化治疗
31 引言及概念 2 甲基化旳作用 3 甲基化检测有关技术 4 临床有关应用
甲基化检测有关技术
A．基因组甲基化水平(Methylation Content)旳分析
1. 高效液相色谱 2. 高效毛细管电泳法
B．候选基因(Candidate Gene)甲基化分析
1. 甲基化敏感性限制性内切酶-PCR/Southern法 2. 重亚硫酸盐测序法 3. 甲基化特异性旳PCR 4. 甲基化荧光法(MethyLight) 5. 焦磷酸测序 6. 结合重亚硫酸盐旳限制性内切酶法
DNA甲基化在动物胚胎和生殖细胞发育过程中旳重编程
转录克制
CPG island旳功能：经过甲基化与去甲基化，调控下游基因旳体现 —— 基因体现旳调控开关
影响基因体现
直接克制基因体现或甲基化 旳 CpG双核苷酸序列可被甲基结 合蛋白家族 辨认，而后者可经过 吸引补充组蛋白去乙酞化酶和组 蛋白甲基化转移酶等组蛋白修饰 蛋白质来变化染色质旳活性 ，以 间接方式影响基因体现。
cfDNA甲基化液体活检技术
燃石医学自主研发了无创甲基化检测系统 (MERMAID™)，利用多层级甲基化探针设计策略， 可实目前检测成本可控旳情况下同步检测超出10万个 临床诊疗有关旳甲基化CpG位点，并经过机器学习 算法建立分类模型，实现对检测样本自动分型。
DNA甲基化解析
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ö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。
dna甲基化文献解读
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【实用版】
目录
一、DNA 甲基化的概述
二、DNA 甲基化的作用和影响
三、DNA 甲基化的研究进展
四、DNA 甲基化的应用前景
正文
DNA 甲基化是指在 DNA 分子上发生的一种化学修饰，这种修饰是在DNA 合成过程中，由甲基基团（-CH3）添加到 DNA 链上的一种过程。
这
种甲基化通常发生在 DNA 的胞嘧啶（Cytosine）上，形成 5-甲基胞嘧啶（5-methylcytosine，简称 5mC）。
DNA 甲基化在生物体中起着重要的作用，它是一种表观遗传调控机制，可以影响基因的表达。
甲基化的 DNA 链与未甲基化的 DNA 链在结构和功能上有所不同，这使得甲基化可以作为一种标记，来调控基因的表达。
例如，甲基化的 DNA 链可能无法与某些蛋白质结合，从而阻止了基因的转录。
DNA 甲基化的研究已经取得了很大的进展。
科学家们已经识别出了许多甲基化相关的酶，并开始了解它们在甲基化过程中的作用。
此外，研究人员还开发出了一些技术，可以用来检测和分析 DNA 甲基化。
DNA 甲基化在医学上有着广泛的应用前景。
例如，它在癌症的发生和发展中起着重要的作用，因此，通过研究 DNA 甲基化，我们可以更好地
理解癌症，并开发出更有效的治疗方法。
此外，甲基化也可以作为一项生物标志物，用于疾病的早期检测和诊断。
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探究DNA甲基化在基因调控中的作用
探究DNA甲基化在基因调控中的作用DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰方式，通过加在基因组DNA的甲基基团来调控基因的表达。
这种修饰对于细胞发育、组织分化、基因转录和表达、疾病的发生等具有至关重要的作用。
本文将探究DNA 甲基化在基因调控中的作用。
第一部分：DNA甲基化的基本特点DNA甲基化是指DNA分子中氧基团（OH）被甲基基团（CH3）取代的过程。
在大多数生物体中，DNA甲基化通常发生在胞嘧啶（C）的第5位碳上，形成5-甲基胞嘧啶（5-mC）。
DNA甲基化修饰是一种相对稳定且可遗传的方式，和其他表观遗传修饰相比继承稳定性更高。
DNA甲基化主要由DNA甲基转移酶（DNMTs）催化，包括DNMT1、DNMT3A和DNMT3B等。
DNMT1主要负责维持原有的甲基化模式，而DNMT3A和DNMT3B则参与新的甲基化。
此外，DNA脱甲基化也是一个重要的过程，主要由DNA脱甲基化酶（TET）催化。
DNA甲基化在基因组中具有明显的非均衡性。
在人类基因组中，DNA甲基化主要发生在CpG二核苷酸上，其中约60%的CpG位点被甲基化，而剩下的40%则大多数不被甲基化。
在某些基因启动子区域，高度甲基化的CpG位点可能导致基因的沉默，从而调控基因的表达。
第二部分：DNA甲基化与基因表达的关系DNA甲基化对基因的调控可以通过多种方式实现。
首先，DNA甲基化可以直接阻止转录因子与DNA结合，从而抑制基因的转录。
转录因子是一类能与DNA序列结合并调控基因表达的蛋白质。
DNA甲基化的存在可以改变DNA的三维结构，阻止转录因子与DNA结合，从而阻碍基因的转录。
这种方式被称为“DNA甲基化阻遏”模式。
其次，DNA甲基化还可以通过诱导染色质构象的改变来影响基因表达。
甲基化的DNA序列可以与蛋白质相互作用，促使染色质形成紧凑的结构，从而阻止转录因子的结合和RNA聚合酶的进一步转录。
这种方式被称为“甲基化诱导的染色质密度”的模式。
此外，DNA甲基化还可以通过与甲基化结合蛋白相互作用，招募去乙酰化酶和甲基转移酶来调控基因表达。
DNA甲基化和去甲基化机制
DNA甲基化和去甲基化机制DNA是人类基因密码的载体，它内在的顺序和结构构成了人类的基因组。
而DNA上的化学修饰，特别是DNA甲基化和去甲基化，对于基因的表达和稳定起到了至关重要的作用。
本文将介绍DNA甲基化和去甲基化的机制，并探讨它们在生命过程中的重要作用。
一、DNA甲基化机制DNA甲基化指的是通过甲基化酶将甲基基团(CH3-)添加到DNA分子中特定的脱氧核糖核酸基团上（通常为胞嘧啶(C)）。
在人类基因组中，甲基化几乎只出现在CpG位点上。
DNA甲基化调控基因表达的机制很复杂。
它可以通过两种方式进行。
一种方式是直接阻止转录因子与DNA结合，从而抑制基因的转录。
在这种情况下，大多数的细胞类型都将某些基因的启动子区域甲基化，从而避免了这些基因的过量表达。
另一种方式是通过复杂的反馈调节机制来影响转录。
这种机制涉及到DNA甲基转移酶和DNA去甲基转移酶之间的竞争。
这些酶在特定的基因座和上游启动子区域合作或竞争，从而达到对基因表达的调节。
二、DNA去甲基化机制DNA去甲基化指的是去除已经添加到DNA上的甲基基团的过程。
在DNA去甲基化中扮演着关键角色的是去甲基转移酶，这是一类酶能够识别特定的甲基化序列，并将这些甲基基团从DNA上移除。
去甲基转移酶通过两种机制进行DNA去甲基化。
首先是直接的去甲基化作用，其中酶通过水解反应将甲基化的胞嘧啶转化为未甲基化的胞嘧啶。
其次，是通过“活化”转移的方式进行去甲基化。
在这种模式下，酶使用S-腺苷基甲硫氨酸（SAM）将甲基基团转移给其它分子，从而间接隔离出DNA中的甲基基团。
三、DNA甲基化和去甲基化在生命过程中的重要作用DNA甲基化和去甲基化对人类的身体和生命过程具有重要的调控作用，如基因表达调控、细胞分化、胚胎发育、免疫应答、细胞早衰和突变等。
在良性和恶性细胞发生和演化的过程中，DNA甲基化和去甲基化调控了细胞的增殖和分化。
良性细胞的DNA甲基化和去甲基化作用能够调控细胞增殖、分化和死亡，而癌细胞的这种调控机制却被破坏，从而导致癌症细胞的不受控制生长和分化。
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提到遗传，我们都已经习惯于这样的概念，即基因组的编码信息存在于ACGT这四种碱基的排列顺序中。
然而，诸如胞嘧啶的甲基化修饰及其分布，组蛋白的乙酰化等，同样影响着表型。
这就构成了表观遗传学(epigenetics)的主要研究容。
其实，早在1942年，就提出了表观遗传学的概念，他指出，表观遗传与遗传相对，主要研究基因型和表型的关系。
而现在，对于表观遗传学，比较统一的认识是，其研究在没有细胞核DNA序列改变的情况时，基因功能的可逆的可遗传的改变。
也就是说，在不改变基因组序列的前提下，通过DNA和组蛋白的修饰等来调控基因表达，其中又以DNA甲基化(DNA methylation)最为常见，成为表观遗传学的重要组成局部。
随着人类基因组方案的开展，科学家们开场在基因组水平来研究表观遗传学，逐步形成表观基因组学(epigenomics)。
表观基因组学就是要在整个基因组水平来研究表观遗传过程以及与这些过程密切相关的特定基因组区域的识别与鉴定。
2000年10月，人类表观基因组协会(Human Epigenome Consortium)由欧盟赞助，启动了旨在于人类6号染色体MHC区域首先做出DNA的甲基化图谱的先导方案(Pilot Project)。
该方案顺利完成，引导启动了2003年的人类表观基因组方案(Human Epigenome Project，HEP)。
2005年，美国国家卫生院(NIH)下属的国立癌症研究所启动了癌症基因组先导方案。
2006年，该所与国立人类基因组研究所一起共同启动癌症基因组方案(Cancer Genome Project)。
表观基因组学和DNA甲基化与癌症的研究成为新的热点。
本文将简要介绍DNA甲基化与CpG岛，癌症与DNA甲基化，和DNA甲基化的重要检测方法。
DNA甲基化与CpG岛：在人类表观遗传学研究中，最常见的就是CpG 二核苷酸中胞嘧啶的甲基化修饰。
其主要过程是，在CpG甲基化结合蛋白(Methyl-CpG Binding Proteins,MBDs) 和DNA甲基化转移酶(DNAmethyltransferases, DNMTs)的作用下，使CpG二核苷酸5’端的胞嘧啶转变成为5’甲基胞嘧啶。
在正常人类的DNA中，约有3-6%的胞嘧啶被甲基化。
在哺乳动物中，约有50,000,000个CpG二核苷酸，其中70%的被甲基化。
而那些可被甲基化的CpG 二核苷酸并非随机的分布于基因组序列中，相反，在基因组的*些区域中，通常是基因的启动子区域，5’端非翻译区和第一个外显子区，CpG 序列密度非常高，超过均值5倍以上，成为鸟嘌呤和胞嘧啶的富集区，称之为CpG岛(CpG Islands, CGIs)。
CpG岛的概念最早由Adrian Bird提出，他称之为未甲基化的HapII小片段(HpaII Tiny Fragment，HTF)，更正式的定义是这样的区域，该区域的序列长度至少200个碱基对，GC含量超过50%，CpG比值(观测值/期望值) 超过0.6。
CpG比值的计算方法如下：最近，为了排除那些Alu重复序列，提出了更严格的标准：长度至少500碱基对，GC含量超过55%，CpG比值大于0.65。
据估计，哺乳动物基因组中的CpG岛约有4万个。
在安康人的基因组中，CpG岛中的CpG位点一般处于非甲基化状态，而CpG岛外的CpG位点通常是被甲基化的。
研究说明，DNA的甲基化在遗传印记(genetic imprinting)，胚胎发育以及维持正常细胞功能等方面发挥着重要作用。
DNA甲基化与肿瘤发生：DNA甲基化水平和模式的改变是肿瘤发生的一个重要因素。
这些变化包括CpG岛局部的高甲基化和基因组DNA低甲基化状态。
如图1左所示，在正常细胞中，位于抑癌基因启动子区域的CpG岛处于低水平或未甲基化状态，此时抑癌基因处于正常的开放状态，抑癌基因不断表达抑制肿瘤的发生。
而在肿瘤细胞中，该区域的CpG岛被高度甲基化，染色质构象发生改变，抑癌基因的表达被关闭，从而导致细胞进入细胞周期，凋亡丧失，DNA修复缺陷，血管生成以及细胞粘附功能缺失等，最终导致肿瘤发生。
同样，如图1右所示，对于在正常细胞中处于高度甲基化的一些基因和重复序列，如果其甲基化水平降低，这些基因将表达和重复序列将激活，从而导致基因印记丧失，细胞过度增长，不适宜的细胞特异性表达，基因组脆性增加，以及寄生序列(endoparasitic sequence)的激活，最终也导致肿瘤发生。
图1. 肿瘤生成中的DNA甲基化改变模式(取自Esteller M，Nat Rev Genet 2007, 8(4):286-298) 由于CpG岛的局部高度甲基化要早于细胞恶性增生，故其甲基化的检测可用于肿瘤的预测，而全基因组水平的低水平甲基化状态，则随着肿瘤恶性程度的增加而进一步降低，使其可用于肿瘤的诊断以及分级。
近年来，不断有研究显示人类肿瘤的发生、开展与DNA甲基化的异常有关,而且早在肿瘤临床确诊之前就可检测出特异基因的甲基化异常现象。
所以甲基化可以作为肿瘤等早期诊断的生物标记物和预后评估指标，对肿瘤的筛查和风险评估、早期诊断、分期分型、预后判断及治疗监测都具有重要的意义。
DNA甲基化检测方法：随着DNA甲基化研究的不断深入，其检测方法也层出不穷。
这些方法针对不同研究目的，运用不同的处理方法，几乎涵盖了从基因到基因组各个层次水平的研究。
据检测样本不同，可以分为DNA和mRNA。
现有方法，绝大局部都是取样于细胞的DNA，根据研究水平，又将这些方法归为3大类，即：基因组甲基化水平(Methylation Content)的分析，候选基因甲基化分析，和基因组层次的DNA甲基化模式(Methylation pattern)与甲基化谱(Methylation Profiling)分析。
主要方法分述如下：A．基因组甲基化水平(Methylation Content)的分析:1. 高效液相色谱(High-performance Liquid Chromatography, HPLC) HPLC是一种比较传统的方法，是根据DNA或蛋白分子量和构象的不同而使其加以别离。
由于在动态相和静态相下分子的光吸收度并不一样而加以定量。
随着系统的压强的增加，其分辨率增高。
故而能够定量测定基因组整体水平DNA甲基化水平。
该方法由Kuo等1980 年首次报道。
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5 mC/(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甲基化水平的标准方法。
2. 高效毛细管电泳法(High-performance Capillary Electrophoresis, HPCE)这是一种利用窄孔熔融石英毛细管来从复合物中别离不同化学组分的技术。
其根底是在强电场下不同分子的由于其所带电荷，大小，构造以及疏水性等不同而相互分开。
用HPCE方法处理DNA水解产物来确定5mC水平，简便，经济且敏感性高。
在这两种方法的根底上，不断有新方法改进，包括，变性高效液相色谱(DHPLC)，逆向高效液相色谱(Reversed phase HPLC)以及HPLC与薄层色谱(Thin-layer Chromatography, TLC)相结合的HPLC-TLC方法。
除上述方法外，还有其他原理的检测方法，如单纯的TLC方法以及最正确近邻TLC(Nearest neighbour TLC)，基于抗5mC的免疫学技术(Anit-5mC immunological techniques), SssI 甲基转移酶法(SssI methyl Acceptance Assay)，在重亚硫酸盐处理的根底上而进展的氯乙醛反响法(Chloacetaldehyde reaction)和酶区甲基化分析(Enzymatic Regional methylation Assay, ERMA)。
必须指出，以上各种方法虽然能够明确检测出目的序列中所有CpG位点的甲基化状况，但并不能对甲基化位点进展定位。
B．候选基因(Candidate Gene)甲基化分析:1. 甲基化敏感性限制性切酶-PCR/Southern法( methylation-sensitive restriction Endonuclease -PCR/Southern, MSRE-PCR/Southern)这种方法利用甲基化敏感性限制性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，进展Southern或PCR扩增别离产物，明确甲基化状态再进展分析。
常使用的甲基化敏感的限制性切酶有HpaⅡ-MspⅠ(CCGG)和SmaⅠ-*mal(CCCGGG)等。
2. 重亚硫酸盐测序法(Bisulphite Sequencing)该方法首先用重亚硫酸盐使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扩增所需片段,则尿嘧啶全部转化成胸腺嘧啶，最后,对PCR产物进展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。
此方法是准确度很高，能明确目的片段中每一个CpG位点的甲基化状态，但需要大量的克隆测序,过程较为繁琐、昂贵。
3. 甲基化特异性的PCR(methylation-specific PCR, MS-PCR)该方法同样DNA先用重亚硫酸盐处理，随后行引物特异性的PCR。
其设计两对引物，分别与重亚硫酸盐处理后的序列互补配对，即一对结合处理后的甲基化DNA链，另一对结合处理后的非甲基化DNA 链。
检测MS-PCR扩增产物，如果用针对处理后甲基化DNA链的引物能扩增出片段，则说明该被检测的位点存在甲基化；反之亦然。
4. 甲基化荧光法(MethyLight)结合重亚硫酸盐处理待测DNA片段，设计一个能与待测位点区互补的探针，探针的5’端连接报告荧光，3’端连接淬灭荧光，随后行实时定量PCR。
如果探针能够与DNA杂交，则在PCR用引物延伸时，TaqDNA聚合酶5′到3′端的外切酶活性会将探针序列上5′端的报告荧光切下，淬灭荧光不再能对报告荧光进展抑制，这样报告荧光发光，测定每个循环报告荧光的强度即可得到该位点的甲基化情况及水平。
本方法高效，迅速，具备可重复、所需样本量少、不需要电泳别离的特点。
5. 焦磷酸测序(Pyrosequencing)该方法，由4种酶催化同一反响体系中的酶级联化学发光反响，在每一轮测序反响中，只参加一种dNTP，假设该dNTP与模板配对，聚合酶就能将其参加到引物链中并释放出等摩尔数的焦磷酸(PPi)。
PPi可最终转化为可见光信号，并由PyrogramTM转化为一个峰值，其高度与核苷酸数目成正比。