DNA 甲基化(methylation)
/ DEE-en-AY meth-uh-LAY-shun /
想像在一本手冊的某些頁上貼一張小小的「請勿打擾」貼紙,讓員工照例跳過它們——下面的文字絲毫未動,但貼紙告訴所有人別碰那一節。DNA 甲基化就是細胞在分子層面上的那張貼紙。它是一個小小的化學標籤——一個甲基基團——直接掛在 DNA 上,而它落在哪裡,通常就意味著「讓這個基因安靜下來」。
準確地說,DNA 甲基化是把一個甲基基團(一個帶著三個氫的碳)加到一個胞嘧啶鹼基上,最常發生在序列中一個 C 緊挨著一個 G 的地方(叫「CpG」位點)。專門的酵素來書寫這些標籤,另一些酵素則能讀取或移除它們。一個基因控制區域裡密集的甲基化往往使它沉默,辦法是從物理上妨礙因子、並吸引那些把 DNA 緊緊打包收起來的蛋白質。由於細胞在分裂後能把甲基化的模式複製到新的 DNA 上,一個被沉默的基因在女兒細胞裡仍保持沉默——這給了細胞一份持久的記憶。
DNA 甲基化作為人們了解得最透徹的表觀遺傳機制之一而重要。它是基因組印記、X 染色體去活化、以及我們基因組裡寄生性 DNA 長期沉默的基礎,而且它隨年齡變化的模式可靠到足以構建估算生理年齡的「表觀遺傳時鐘」。它在癌症裡也居於中心位置——腫瘤裡甲基化圖譜常常出錯,抑癌基因被錯誤地沉默掉。重要的是,甲基化是可逆而動態的,這既使它成為一個強大的調控者,也使它成為那些試圖把被沉默的基因重新喚醒的藥物的靶點。
法醫和醫學實驗室如今會讀取 DNA 甲基化模式,從一滴血跡估算一個人的年齡——幾百個位點上的甲基化會在幾十年裡以可預測的方式變化,就像一個化學里程表。
甲基化是衡量年齡的化學里程表。
甲基化通常使基因沉默,但它並不是一個簡單通用的「關」開關:它的效果取決於落在基因的哪個部位,而在基因體內部(而非控制區域),它甚至可能伴隨著活躍的基因。