表觀遺傳與基因組印記

DNA甲基化

想像在書中某一段落上加一把小鎖,讓它保持合上。DNA甲基化的作用有點像這樣:細胞在DNA的某些位點上貼上一個微小的化學標籤——甲基,這往往會讓附近的基因保持沉默。

從化學上看,哺乳動物的甲基化通常是在緊鄰鳥嘌呤的胞嘧啶鹼基上添加甲基,這種配對寫作CpG。基因起始處附近這些位點的密集區域稱為CpG島,當基因有活性時通常保持不被甲基化;一旦被甲基化,往往會招募蛋白質來壓實染色質並阻斷轉錄。

甲基化模式在DNA複製時會被複製到子代細胞,這正是沉默得以遺傳的原因。專門的酶負責建立新模式並維持已有模式,另一些酶則能去除這些標記,因此該系統是動態的而非永久不變。

甲基化對基因組印記和X染色體失活等正常過程至關重要,但異常的甲基化模式出現在許多癌症中,那裡抑癌基因可能被錯誤地沉默。它是一種強大的調控因子,而非簡單的開關。

在印記基因中,一個富含CpG的控制區域在來自某一親本的拷貝上被甲基化,在另一親本的拷貝上則不被甲基化,因此只有一個等位基因得到表達。

親本特異的甲基化是印記的基礎。

並非所有甲基化都意味著沉默。基因體內部的甲基化可能伴隨活躍轉錄,因此位置與是否存在同樣重要。