# DNA 甲基化

过程：是在 DNA 甲基转移酶的作用下将甲基选择性地添加到胞嘧啶上的过程，变成 5 - 甲基胞嘧啶（甲基加在 5 号碳原子上，真核生物只有这种甲基化修饰形式）。

# 功能：调控基因表达，尤其在胚胎发育中甲基化控制着时序性表达的基因（时序性表达即在特定时间阶段表达）。

# 一些概念

# Cpg 岛

CpG 岛（ CpG island ）是个术语，是 DNA 发生甲基化的位置，指富含 CG 序列的区域。正常情况下，散在的 CpG 是被甲基修饰的，属于沉默状态。在编码基因的启动子或者其他转录调控区域中，CpG 容易成簇，形成 CpG island 。 CpG 岛跟散在的 CpG 不一样，它往往呈现非甲基化的状态。

• 长度 > 500bp
• GC 含量 > 55%
• CpG 比值 > 0.65
• 通常在启动子，甲基化与转录活性负相关

# 去甲基化酶及辅助因子

甲基化反应可逆，目前已知 DNA 甲基转移酶（ DNA methyltransferase ）：DNMT1、2、3a、3b。

• 维持甲基化（ maintenance methylation ）
  • DNMT1
  • 作用于仅有一条链甲基化的 DNA 双链使其完全甲基化
  • 参与 DNA 复制双链中的新合成链的甲基化
• 从头甲基化（ de novo methylation ）
  • DNMT3a 、 DNMT3b
  • 是对 DNA 链甲基化状态的重构
  • 不依赖于 DNA 复制， 是在完全非甲基化的位点上引入甲基

# 对 DNMT2 的认识较少。

# DNA 甲基化结合蛋白

这类蛋白通过一种保守的结构域，称为甲基化 DNA 结合结构域（ methylated DNA-binding domain ， MBD ），结合甲基化的 CpG。 MBD 识别甲基化位点，负责招募阻遏蛋白，抑制转录过程。

MBD 家族

• MeCP2 ：介导甲基化与组蛋白乙酰化之间的联系
• MBD1-4

# DNA 去甲基化过程

• 脱氨酶参与的碱基切除修复途径（ base excision repair ， BER ）
• 直接移除甲基化 CpG 的核苷酸切除修复机制（ nucleotide excision repair ， NER ）

# 甲基化检测方法

• 酶切法
  • 直接跑胶
  • 酶切 + PCR
  • 酶切 + Southern Blotting（最可靠）
• PCR 衍生技术
  • 针对已知位点
    • MS-PCR，MSP
      原理是 DNA 经过亚硫酸氢钠处理后，非甲基化的胞嘧啶会转变成尿嘧啶而甲基化的保持不变，这样设计两对特异性的引物去扩增甲基化和非甲基化的 DNA 结果就出来了。
    • BSP
      同样用亚硫酸氢盐处理 DNA，设计引物进行 PCR，在扩增过程中尿嘧啶会被识别为胸腺嘧啶，DNA 序列就改变了，对 PCR 产物进行测序就可以获得结果。
    • HRM，高分辨溶解曲线技术
    • 用带荧光标记的 Taqman 探针做 qPCR
  • 大规模筛选
    • 甲基化组学（ Methylome ）
  • 针对目标机制及其上游
    • 通过软件找目标基因启动子区的 CpG 岛（[[18 策]]） → 针对已知位点检测

# 组蛋白甲基化

• 过程
  组蛋白 N 段通过组蛋白甲基化转移酶 （ Histone methylation transferase ， HMT ）催化，可以发生在赖氨酸和精氨酸两种氨基酸上。
• 功能：或抑制或促进转录
• 检测：位点检测通过 Western

# 研究策略

1. 找启动子，分析 CpG
2. 实验检测甲基化状态变化
3. 找甲基化转移酶、甲基化结合蛋白和去甲基化途径上的明星分子。
4. 还可以进行组蛋白甲基化位点检测（western）

如果主变量是 TF，则先找靶基因。