DNA甲基化在转录起始发挥的作用课件

1、DNA甲基化在转录起始发挥的作用第六组 ：吴密 钟亮晶 雷雨田 宋学友 吴玲表观遗传学DNA甲基化CpG岛研究进展一、表观遗传学基因型相同现象1：一个生物体的不同组织基因表达模式截然不同表达模式迥异基因环境表型 什么是表观遗传学？ 表观遗传学：表观遗传学是研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达了可遗传的变化的一门遗传学分支学科。 基因序列无变化 基因功能发生变化 可遗传并且是可逆的 表观遗传学研究对象： DNA甲基化 组蛋白修饰 RNA调控（RNA干扰，microRNA, long non-coding RNA等)表观遗传学研究对象 DNA甲基化 组蛋白修饰 RNA调控（RNA干扰，

2、microRNA, long non-coding RNA等) 二、 DNA甲基化DNA甲基化的概念及机理DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，在基因组CpG岛的CpG二核苷酸的胞嘧啶5碳位共价键结合一个甲基基团。 作用：是哺乳动物基因表达调控的主要形式。DNA甲基化特点：可遗传的，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂能在细胞或个体世代间遗传；是基因表达的改变;没有DNA序列的变化，或不能用DNA序列变化来解释。A: 未甲基化或低度甲基化的启动子能够允许转录正常进行。B: 甲基化的CpGs阻止转录因子的结合，因此阻止转录。C: MBP ( Me-CpG binding protein )

3、也阻止转录因子和启动子区的结合。其他，如改变染色质结构，基因启动子甲基化可抑制转录因子在基因启动子区域的结合，从而导致基因转录水平的下降DNA 修复基因表达的调节癌基因代谢 凋亡分化细胞周期DNA甲基化DNA甲基化的功能DNA甲基化组蛋白翻译后修饰RNA机制CpG岛（CpG Island）CpG岛（CpG Island）：GC含量可bp达60%，长度为300-3000bp的区段。CpG岛的结构特征：一般以12kb的DNA长度范围内，（GC）含量超过60（正常的为20），并有高浓度的CpG二核苷酸，高出平均水平1020倍。CG岛通常是一些稀有的内切酶的切点，如果基因组中这种限制位点的紧密成簇，则

4、表明含有CG岛，然后进行Southern印迹可鉴定基因。人基因组内有45000个CpG岛，其中16000个在Alu序列中，还存在29000个CpG岛;组成型表达的基因中100含有CpG，在组织特异性表达的基因中40有CpG。没有甲基化的C极易变成U而被修复，甲基化C脱氨基后形成T，因此CpG序列容易丢失。在两个CpG岛之间有810碱基的重复序列，该序列决定了甲基化发生的地点。用组蛋白Hl与含CCGG序列的甲基化和非甲基化DNA实验后发现：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。又由于Z-DNA结构收缩，螺旋加深，使许多蛋白质因子赖以结合的元件缩入大沟而不利于基因转录的起

5、始。DNA甲基化导致某些区域DNA构象变化，影响蛋白质与DNA的相互作用；抑制转录因子与启动区DNA的结合效率。用序列相同但甲基化水平不同的DNA为材料，比较其作为RNA聚合酶转录模板的活性，发现甲基的引入不利于模板与RNA聚合酶的结合，降低了其体外转录活性。5-甲基胞嘧啶在DNA上并不是随机分布的，基因的5端和3端往往富含甲基化位点，而启动区DNA分子上的甲基化密度与基因转录受抑制的程度密切相关.CpG甲基化形成机制：甲基化酶：Dam甲基化酶：催化GATC中的A甲基化（原核）Dcm甲基化酶：催化CCGG中2位C甲基化（原核，JM109,HB101）真核生物甲基化酶：CpG的C形成5甲基胞嘧啶

6、维持甲基化酶（maintenance DNA methyltransferase) (dnmt1) :在甲基化双链中只有亲代是甲基化的，而子代为非甲基化。此酶识别亲代甲基化位点，催化子代甲基化；对半甲基化的全甲基化催化效率非常高。一旦突变，导致全基因组去甲基化，引发胚胎死亡重新甲基化酶（de novo DNA methyltransferase)（dnmt3a和dnmt3b):使没有甲基化的双链发生甲基化；使早期胚胎发生重新甲基化；dnmt3b突变引发着丝粒不稳定，面部畸形和致死性免疫缺陷。CpG岛影响基因转录的机制直接抑制转录复合物，如HAT（组蛋白乙酰化酶）、CA（辅助激活因子）、TF（基础转录因子）；对甲基化敏感的TF有：AP-2,E2F,NFkB;不敏感的有Sp1。基因表达时需要核小体松散、组蛋白乙酰化，这样可以吸引HAT、CA、TF等转录因子与DNA结合而启动转录。但CpG甲基化后，结合5甲基胞嘧啶结合蛋白（如MBD1,MBD2,MBD3T,MBD4,Mecp2等，methylcytosine-