TDG介导的去甲基化在细胞发育分化及肿瘤发生中的研究进展

DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,可对生命发生发展阶段中的基因表达进行调控。近来研究发现,胸腺嘧啶DNA糖苷酶（thymine DNA glycosylase, TDG）是能特异修复G: T错配的酶,在DNA去甲基化过程中起到重要作用。TDG与TET、AID、Gadd45a等蛋白协同,通过碱基切除修复（base excision repair, BER）作用参与DNA去甲基化过程。此外,TDG介导的BER作用能去除甲基化中间产物的5-羟甲基胞嘧啶（5-hydroxymethylcytosine, 5hmC）及其衍生物的积累、消除5-甲基胞嘧啶（5-methylcyosine, 5mC）自发脱氨基导致的突变,保持基因组的遗传稳定性。TDG的表达下降或酶的失活会引起基因组稳定性降低,增加肿瘤发生的风险。TDG介导的DNA去甲基化修饰调节影响胚胎发育、细胞分化与衰老的过程,其对癌症的发生也有着不可忽视的作用。     

TET酶及其中间产物5hmC研究进展

DNA甲基化是一种重要的表观遗传学修饰,在胚胎重编程、干细胞分化和肿瘤的发生中发挥调控作用。 TET(ten-eleven translocation)酶为关键的去甲基化酶,可连续将 5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5mC)氧化为 5-羟甲基胞嘧啶(5-hydro-xymethylcytosine,5hmC)、5-甲酰胞嘧啶(5-formylcytosine,5fC)和 5-羧基胞嘧啶(5-carboxylcytosine,5caC),这些碱基代表DNA的表观遗传修饰状态,同时调控DNA去甲基化的进程。研究TET蛋白如何调控DNA甲基化修饰和基因的表达有助于我们深入了解正常的生长发育和人类疾病的表观调控。     

DNA甲基化的分析与状态检测

DNA甲基化是指由甲基转移酶介导，以S-腺苷-L广甲硫氨酸为甲基供体，在胞嘧啶5位碳原子上加入一甲基基团，使之变成5甲基胞嘧啶的化学反应。DNA甲基化是最常见的复制后调节方式之一，在基因表达调控、发育调节、基因组印迹等方面发挥重要作用^[1]，与某些肿瘤和遗传病的发生密切相关^[2]。DNA甲基化的分析检测将成为相关肿瘤和遗传病的分子诊断手段。近年来，DNA甲基化检测技术有了很大的发展和完善。在此，按DNA甲基化检测的目的对DNA甲基化分析检测的技术方法的原理和特点作简要综述。     

DNA甲基化研究及其检测方法的新进展

DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶(DN-MT)的催化下,在胞嘧啶的第五位碳原子上加一甲基基团,使之变成5-甲基胞嘧啶(5-mC)的化学修饰过程。修饰过程中,DNA的甲基化并不改变基因的碱基序列,而是通过影响基因的表达以改变其功能。近年大量研究证实,DNA甲基化的变异(全基因组的低甲基化     

前列腺癌DNA甲基化研究进展

前列腺癌(Prostate cancer,PCa)是男性生殖系统最常见的恶性肿瘤,PSA检查目前依然是PCa筛查的“金标准”,但存在一些缺点。研究发现,PCa的发生和发展常伴随着DNA甲基化的改变,有学者认为DNA甲基化标志物可能是PCa新的肿瘤标志物。DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶(DNMTs)作用下,甲基基团(CH3-)共价结合到CpG结构的胞嘧啶第5位碳原子上的过程,常发生在基因启动子CpG岛区域,是最重要的表观遗传学标志[1]。目前PCa的DNA甲基化研究已获得了很多重大突破,现综述如下。     

甜菜碱对HepG2人肝癌细胞基因组范围DNA甲基化表达的影响

目的研究甜菜碱对人肝癌细胞HepG2内基因组范围DNA甲基化的影响。方法以浓度0.1、0.2、0.4mol/L甜菜碱作用于人肝癌细胞HepG2 24、48 h后,通过高效毛细管电泳仪(HPCE)检测肿瘤细胞中DNA水解产物中5-甲基-2′-脱氧胞嘧啶(5-methyl-2′-deoxycytidine,5 mdC)水平,来检测甜菜碱对HepG2内基因组范围DNA甲基化表达的影响。结果随着甜菜碱的浓度增大,5 mdC占总体胞嘧啶的峰面积的百分比也相应增大,且有剂量依赖性。结论甜菜碱作为甲基供体,促进HepG2细胞基因组范围DNA甲基化的表达,从而调控细胞周期抑制肿瘤的生长。     

表观遗传学甲基化的方法在无创性产前诊断中的应用

正表观遗传是指DNA序列不发生变化但基因表达却发生了可遗传的改变,即基因型未发生变化而表型却发生了改变,且这种改变在发育和细胞增殖过程中能稳定传递。DNA甲基化是最常见的表观遗传修饰方式,DNA甲基化是在DNA甲基化转移酶(DNMTs)的作用下使CpG二核昔酸5'端的胞嘧啶转变为5'甲基胞嘧啶,它并不改变基因序列,而是通     

DNA甲基化的相关研究进展

DNA甲基化是真核生物表观遗传学中一种重要的基因表达调控方式,是一种酶催化的修饰过程。其是在DNA甲基转移酶催化下,将甲基基团转移到胞嘧啶的5位碳原子上,使之转变成5-甲基胞嘧啶的化学修饰过程。在人类和其他哺乳动物中,此修饰过程通常发生在5'-Cp G-'二核苷酸的胞嘧啶上。大量相关研究表明,DNA甲基化与人类疾病密切相关。     

Tet基因家族与DNA去甲基化

人Tet基因家族包含Tet1～3。该家族通过催化5-甲基胞嘧啶化学修饰参与DNA去甲基化和基因表达调控。此家族可能在胚胎发育、机体造血、造血系统疾病与肿瘤发生中起重要作用。本文就此领域研究进展作一综述。     

TET1蛋白去甲基化作用及其对肿瘤影响的研究进展

TET(ten eleven translocation)家族蛋白是DNA甲基化过程中的重要调节因子,包括TET1、TET2和TET3,属于α-酮戊二酸(α-KG)和Fe2+依赖的双加氧酶。TET蛋白能将5-甲基胞嘧啶(5mC)氧化生成5-羟甲基胞嘧啶(5hmC),是TET蛋白发挥去甲基化作用的基础。TET蛋白对胚胎发育、生殖细胞形成及骨髓造血等具有重要作用。TET1蛋白在癌细胞和癌组织中的含量明显低于癌旁组织,提示TET1蛋白的DNA去甲基化作用对肿瘤的发生、发展具有一定影响。文章综述TET1蛋白发挥去甲基化作用的机制及其在肝癌、胃癌和结肠癌等中的最新研究进展,为肿瘤的预后和治疗作参考。     

TET蛋白家族与5-羟甲基胞嘧啶在干细胞及再生医学表观遗传调控中的作用

表观遗传调控是对DNA及组蛋白的修饰,决定了何时、何地、以何种方式对遗传信息进行表达[1].DNA甲基化是目前研究最多的表观遗传调控方式之一[2],将一个甲基共价结合在DNA胞嘧啶的5-碳位置上形成5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5mC).     

胃癌细胞系中组蛋白H3-K9甲基化与错配修复基因hMLH1表达及DNA甲基化的关系

目的 探讨胃癌细胞系中组蛋白H3-K9甲基化与DNA甲基化及错配修复基因hMLHI表达的关系.方法 应用去甲基化制剂5-氮杂-2'-脱氧胞苷(5-Aza-dC)作用于2个胃癌细胞系,MGC-803和BGC-823.应用染色质免疫沉淀(CHIP)、甲基化特异性聚合酶链反应(MSP)和逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)分析药物作用前后hMLH1基因启动子区域组蛋白H3-K9甲基化、DNA甲基化和hMLH1基因表达.结果 MGC-803细胞系中,沉默的hMLH1基因启动子区域表现为DNA甲基化和组蛋白H3-K9高甲基化,5-Aza-dC不但能使DNA发生去甲基化,使沉默的hMLH1基因重新表达,而且能降低沉默位点的H3-K9甲基化水平.BC,C-823细胞不表达hMLH1基因,其DNA非甲基化,与MGC-803细胞相比较,其组蛋白H3-K9甲基化水平低.5-Aza-dC对BGC-823细胞中的基因表达、DNA甲基化和H3-K9甲基化没有影响.结论 在胃癌中,hMLH1基因启动子区组蛋白H3-K9的甲基化与DNA甲基化及基因沉默相关,去甲基化制剂可调控DNA甲基化、基因表达和组蛋白1-13-K9甲基化.     

增殖细胞核抗原和脑缺血损伤

增殖细胞核抗原(PCNA)是真核生物复制复合体的核心成分,为DNA合成所必需。此外它与多种蛋白结合,参与了DNA修复、DNA甲基化、染色体重塑、细胞周期调控和凋亡等许多细胞重要事件。脑缺血后出现神经元细胞DNA修复、胶质细胞增生以及细胞凋亡等,PCNA在其中发挥了重要作用,因此受到人们的广泛关注。兹将PCNA的分子生物学特点、功能及其在脑缺血损伤中的作用简要综述。     

启动子甲基化致OPCML基因失活在胃癌发病中的作用

目的探讨OPCML基因在胃癌细胞株中的失表达及其与基因启动子CpG岛甲基化的关系,并分析OPCML对胃癌细胞增殖的影响。方法 (1)实验组为胃癌细胞株(SGC7901、AGS、MKN28、MKN45、N87、KATOⅢ和SNU1),对照组为正常胃组织,分别采用RT-PCR检测两组细胞OPCML mRNA的表达。(2)用亚硫酸盐修饰正常胃组织的DNA和胃癌细胞MKN45的DNA,分别采用甲基化特异性PCR法检测OPCML基因启动子区甲基化情况。(3)实验组为药物处理组,即5-氮胞苷(5-AZA)去甲基化处理胃癌细胞MKN45,对照组为未经药物处理的MKN45,分别采用RT-PCR检测OPCML mRNA的表达变化。(4)RT-PCR检测转染OPCML表达载体及pcDNA3.1空载体后mRNA的表达情况。(5)实验组为OPCML表达载体转染胃癌细胞AGS,对照组为空载体转染胃癌细胞AGS,使用浓度为0.5 mg/mL的新霉素(G418)对转染细胞进行筛选,观察OPCML对胃癌细胞AGS集落形成的影响。结果 (1)在胃癌细胞株中OPCML mRNA的表达率显著低于正常胃组织。(2)胃癌细胞AGS和MKN45的甲基化程度明显高于正常胃组织。(3)5-AZA处理MKN45细胞后,OPCML表达上调。(4)OPCML表达载体转染HEK293A、AGS、MKN45细胞后,RT-PCR检测显示OPCML高表达。(5)外源性表达OPCML可抑制胃癌细胞AGS的集落形成率。结论 OPCML基因作为肿瘤抑制基因,在胃癌细胞中的表达下调。OPCML表达下调与该基因启动子区甲基化密切相关。药物性去甲基化处理能够恢复OPCML的表达。在表达沉默的AGS细胞中外源性表达OPCML,抑制集落形成率。     

5-氮-2′-脱氧胞苷对RKO结肠癌细胞株p16/CDKN2基因去甲基化的转录调节作用

目的 探讨DNA5′CpG岛去甲基化对RKO结肠癌细胞株p16／CDKN2抑癌基因的转录调控作用及对细胞株生长增殖的生物学影响,寻找抗癌治疗的新靶点。方法 用特异性DNA甲基转移酶抑制剂5-氮-2′-脱氧胞苷(5-Aza-2′-deoxycytidine)作用结肠癌细胞株72h后,甲基特异性PCR(Methylation-specific PCR．MSP)、T-A克隆及DNA测序分析甲基化状态,四唑盐(MTT)比色、逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)、荧光定量PCR(Real-timePCR)、免疫组织化学染色(IHC)及蛋白印迹(Western blot)检测用药前后RKO细胞株生长倍增时间以及对p16／CDKN2 mRNA及蛋白表达的影响。结果 (1)未经5-Aza-deoxycytidine作用的对照组RKO细胞基因组DNA的胞嘧啶保持不变,而经5-Aza-CdR作用的RKO结肠癌细胞基因组DNA的胞嘧啶均已变为胸腺嘧啶;(2)与对照组相比,3组不同浓度5-Aza-2′-deoxycytidine均能明显抑制肿瘤细胞生长,倍增时间分别增加了1．49、1．64、1．87倍;(3)经5-Aza-2′-deoxycytidine作用后,p16／CDKN2基因mRNA表达分别增加了4．89、16．91、19．97倍,而DNA甲基转移酶mRNA表达显著降低;(4)免疫组化染色和蛋白印迹均显示,经处理后的肿瘤细胞p16／CDKN2蛋白表达呈明显增强。结论 DNA异常甲基化与RKO结肠癌细胞有关;特异性甲基转移酶抑制剂5-Aza-2′-deoxycytidine能较好地逆转RKO细胞DNA异常甲基化,并有效地激活因高甲基化所致p16／CDKN2基因沉默的再转录,诱导该基因的表达,从而抑制肿瘤细胞生长。     

HBV感染与宿主基因及病毒DNA甲基化

乙型肝炎病毒(HBV)感染是慢性肝炎、肝硬化及肝癌的重要病因,HBV感染诱导的宿主基因组甲基化及病毒自身DNA甲基化改变可能是病毒感染慢性化及慢性肝病形成的重要发病机制之一,HBV基因组及HBV共价闭合环状DNA的甲基化在调控病毒复制和蛋白表达中起着重要作用。探讨HBV DNA甲基化对于研究病毒的致病机制、指导HBV感染的治疗有重要意义。     

缺氧对星形胶质细胞 DNA甲基化及组蛋白乙酰化相关酶的表达影响

目的研究缺氧对原代培养星形胶质细胞DNA甲基化相关酶及组蛋白乙酰化相关酶水平的影响。方法原代培养的星形胶质细胞经氧糖剥夺处理后,Westernblot方法检测细胞DNA甲基转移酶,DNA去甲基转移酶,组蛋白乙酰化酶及组蛋白去乙酰化酶的表达。结果原代培养的星形胶质细胞缺氧处理48h后,DNA甲基转移酶的表达升高,DNMT3A和DNMTl与对照组相比分别升高了49％和83％,DNA去甲基转移酶的表达降低了36％;组蛋白去乙酰化酶的表达升高到对照组的2．1倍,而组蛋白乙酰化酶的表达则升高得更为明显,为对照组的20倍。结论缺氧可以改变星形胶质细胞DNA甲基化和组蛋白乙酰化相关酶的表达,从而影响基因的表达。     

５ 氮杂 ２′ 脱氧胞苷诱导肝癌细胞株ＳＬＩＴ２基因去甲基化的实验研究

目的：观察肝细胞癌（HCC）细胞株SUN449、BEL-7402、SMMC-7721、Hep3B及epG2中SLIT2基因在5-Aza-CdR作用后,其启动子区甲基化状态及表达的变化,探讨HCC细胞株中SLIT2基因调控规律及甲基化调节抑制剂5-Aza-CdR对SLIT2基因转录的影响。方法对上述 HCC 细胞株体外培养,MSP法检测 HCC 细胞株中 SLIT2启动子相关区域的甲基化状况。应用10 mmol／L浓度的5-Aza-CdR处理体外培养的5种HCC细胞后,MSP法检测用药前后细胞中SLIT2基因的甲基化状态,RT-PCR法检测用药前后细胞中SLIT2 mRNA的变化。结果 SLIT2基因在各细胞株中启动子区呈异常高甲基化状态,mRNA低表达。经过5-Aza-CdR处理后,SLIT2基因启动子区呈显著去甲基化状态,其mRNA表达增强。结论启动子区异常甲基化是HCC细胞SLIT2基因失活的主要原因之一,去甲基化制剂5-Aza-CdR能逆转SLIT2基因甲基化状态,从而调控SLIT2基因表达。