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1、DNA甲基化与肿瘤张丕显（05级博士研究生）摘要：本文综述了DNA甲基化的研究进展。哺乳动物DNA甲基化主要发生在5’-CpG-3’的C上，生成5-甲基胞嘧啶(5mC)。DNA的甲基化可致基因突变（C®T）与基因沉默。基因的甲基化沉默机制有两种：由于启动子区的甲基化导致启动子区结构改变，启动困难；甲基化引起组蛋白脱乙酰化而致染色质结构改变，关闭基因。目前，甲基化检测常用甲基化特异的PCR（MSP），检出限可达0.1%。肿瘤中普遍存在DNA甲基化状态的改变。表现为总体的甲基化水平降低与局部的甲基化水平升高。表现为抑癌基因与修复基因的高甲基化与反转录转座子、癌基因的去甲基化。造成肿瘤
2、甲基化改变的原因可能与甲基转移酶、p21WAF1及染色质结构改变有关,而甲基转移酶的调控机制尚不清楚.关键词:DNA,甲基化,肿瘤引子人类对基因本质的认识逐步深入,目前正经历着更全面的认知过程。早期遗传学家认为,基因是一个遗传的功能单位,决定某种遗传性状,它们在染色体上占有一定的位置,并可发生突变和交换;随着DNA作为蛋白质遗传密码载体的发现,分子遗传学和遗传工程技术的迅速发展,遗传学界基本上接受了下述定义:基因是编码一条多肽链的特定DNA片段。近几年来随着学科的进展,一些研究者对上述看法提出了质疑[1～3]。人类基因组计划中DNA测序工作的基本完成,只确定了3万多个基因,仅是果
3、蝇的2倍多,很难想象DNA含有充分的遗传信息以调控人类如此复杂有机体发育和生存的全过程[4]。实际上在人类细胞中只有数千个基因有活性,因此维持细胞的正常功能,决定什么样的一组基因有功能,而另一组基因无功能,都是十分重要的。如果出错就会引起严重的后果,据估计至少3个基因错误表达就能诱发正常细胞癌变[2]。这样在人类基因组含有两类遗传学信息,传统意义上的遗传学信息提供了生命所必需的蛋白质的模板;而表遗传学的信息提供了何时、何地和何种方式应用这些遗传学信息的指令[4]。表遗传学1942年由Waddington首先提出,研究基因型产生表型的过程,此后Holliday进行了一系列的探讨[5
4、]。目前认为,表遗传学是研究没有DNA序列变化、可遗传的基因表达(活性)的改变。还有研究者从不同角度进行描述,例如相对于DNA序列质的改变的遗传学研究,表遗传学被定义为研究基因表达水平(量变)信息的遗传。也有研究者从遗传学角度,把表遗传学定义为非孟德尔遗传,或没有DNA序列改变的核遗传。2003年10月，人类表观基因组协会（HumanEpigenomeCon-sortium,HEC）宣布开始投资实施人类表观基因组计划(HumanEpigenomeProject,HEP),标志着生命科学的研究已悄然进入后基因(表基因)时代.而甲基化是表遗传学作用的主要形式.DNA甲基化 DNA甲基
5、化是指生物体在DNA甲基转移酶(DNAmethyltransferase,DMT)的催化下,以s-腺苷甲硫氨酸(SAM)为甲基供体,将甲基转移到特定的碱基上的过程。DNA甲基化可以发生在腺嘌呤的N-6位、胞嘧啶的N-4位、鸟嘌呤的N-7位或胞嘧啶的C-5位等[8]。但在哺乳动物,DNA甲基化主要发生在5’-CpG-3’的C上.生成5-甲基胞嘧啶(5mC)[9].反应如下:15图1DNA甲基化人类的CpG以两种形式存在,一种是分散于DNA中,另一种是CpG结构高度聚集的CpG岛。在正常组织里,70%～90%的散在的CpG是被甲基修饰的,而CpG岛则是非甲基化的[10]。DNA甲基化
6、分析的方法分析DNA甲基化的位点与程度的实验方法有两类：一类（MSREs）利用对甲基化碱基敏感的限制性内切酶。该酶不能切割甲基化的碱基位点，从而产生片段差异，电泳后，根据片段与量的差异找到甲基化位点与甲基化程度[6]；另一类是利用将没有甲基化的C变为其它碱基或其它物质，而甲基化的C不会发生相应变化来识别甲基化位点。甲基化特异的PCR(Methylation-specificPCR,MSP)[7]是较好的常用的方法。该法用HSO3-处理单链DNA，使所有未甲基化的C脱氨转变为U,而甲基化的C则保持不变。然后经特异性扩增放大，测序。C位点就是甲基化位点，C的量即甲基化量。该法灵敏度高
7、,可检出比例为千分之一的甲基化等位片段,且对DNA的质和量要求也低,能用于微量的DNA或石腊包埋组织DNA的甲基化分析。甲基化酶目前,在真核生物中发现了3类DNA甲基转移酶(Dnmt1、Dnmt2、Dnmt3a、Dnmt3b):Dnmt1主要是维持DNA的甲基化;Dnmt2可与DNA上特异位点结合,但具体作用尚不清楚;Dnmt3主要是参与DNA的从头甲基化。Dnmt3b基因的RNA和蛋白在肿瘤组织中明显的高表达,而Dnmt1和Dnmt3a在肿瘤组织中仅适度过表达。对10例肿瘤组织
