、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
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
表71不同生物DNA甲基化的特征比较 特征脊椎动物植物 大肠杆菌 甲基化的碱基 mcyt mCyt mCyt, m'Ade 甲基化序列 CPG CpG, CpXpG CCA/TGG, GATC 甲基化程度 ≤90% ≤90%约10% 甲基化对称性 甲基化酶的种类 ?多个 DNA底物特异性半甲基化DNA优先?半甲基化和无甲基化DNA
真核生物细胞内存在两种甲基化酶活性: 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。Ⅲ类酶活 性包括内切酶和甲基化酶两种成分,而1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
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
CHI ACGTATCGT methylated cosine Civii i methylation unmethylated cytosine CH3 TGCATAGCA TGCATA ACGTATCGT HIpihI NA mt的n TGCATAGCA replication methylase met ACGTATCGT ACGTATS ..iiI 3 methylation 5 TGCATAGCA TGCATA
表72细胞内3类日常型甲基转移酶活性分析 特性 类 类 类 蛋白质结构甲基化与内切酶功能双能,2个亚基双功能酶,3个亚基 由不同蛋白质执行 识别位点4~6bp,常为回文结构5~7b,常为不对称序列|由两个不对称序列构成 酶切位点同识别位点或非常靠识别位点下游4-25非特异性,可在距识别 近该位点 位点>100p处 内切/甲基化相互独立 同时进行 不能同时进行 其他不需要ATP水解 需要ATP水解 需要ATP水解
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
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