DNA甲基化对基因表达的影响是什么

什么是DNA甲基化

DNA甲基化是指在5′-CpG-3′位点共价将甲基（-CH3）添加到含氮碱胞嘧啶（C）中。CpG 位点是 DNA 的一个区域，其中胞嘧啶核苷酸之后是鸟嘌呤核苷酸沿线性 DNA 链的 5′ 至 3' 方向。胞嘧啶通过磷酸盐（p）基团与鸟嘌呤核苷酸连接。DNA甲基化受DNA甲基转移酶的调节。未甲基化和甲基化的胞嘧啶如图1所示。

图1.未甲基化和甲基化胞嘧啶

未甲基化的CpG位点可以随机分布或成簇排列。CpG站点的集群被称为“CpG岛”。这些CpG岛出现在许多基因的启动子区域。在大多数细胞中表达的管家基因含有未甲基化的CpG岛。在许多情况下，甲基化的CpG岛会导致基因的抑制。因此，DNA甲基化控制基因在不同组织中以及生命中的特定时间（例如胚胎发育）的表达。在整个进化过程中，DNA甲基化作为宿主细胞中沉默复制的转座元件，重复序列和外源DNA（如病毒DNA）的防御机制非常重要。

DNA甲基化对基因表达的影响是什么

基因组CpG位点的表观遗传标记是物种独有的。它终生稳定，可遗传。许多CpG位点在人类基因组中被甲基化。DNA甲基化的主要功能是根据特定细胞的要求调节基因表达。哺乳动物的典型DNA甲基化景观如图2所示。

图2.哺乳动物的DNA甲基化

基因表达是由转录因子与基因（如增强子）的调控序列结合引发的。DNA甲基化给染色质结构带来的变化限制了转录因子进入调控序列。此外，甲基化的CpG位点吸引甲基-CpG结合结构域蛋白，招募负责组蛋白修饰的阻遏复合物。组蛋白是染色质的蛋白质成分，可改变DNA的包裹。这形成了更浓缩的染色质结构，称为异染色质，抑制基因表达。相反，真染色质是一种允许基因表达的松弛染色质结构。