表观遗传与基因组印记

DNA甲基化

想象在书中某一段落上加一把小锁,让它保持合上。DNA甲基化的作用有点像这样:细胞在DNA的某些位点上贴上一个微小的化学标签——甲基,这往往会让附近的基因保持沉默。

从化学上看,哺乳动物的甲基化通常是在紧邻鸟嘌呤的胞嘧啶碱基上添加甲基,这种配对写作CpG。基因起始处附近这些位点的密集区域称为CpG岛,当基因有活性时通常保持不被甲基化;一旦被甲基化,往往会招募蛋白质来压实染色质并阻断转录。

甲基化模式在DNA复制时会被复制到子代细胞,这正是沉默得以遗传的原因。专门的酶负责建立新模式并维持已有模式,另一些酶则能去除这些标记,因此该系统是动态的而非永久不变。

甲基化对基因组印记和X染色体失活等正常过程至关重要,但异常的甲基化模式出现在许多癌症中,那里抑癌基因可能被错误地沉默。它是一种强大的调控因子,而非简单的开关。

在印记基因中,一个富含CpG的控制区域在来自某一亲本的拷贝上被甲基化,在另一亲本的拷贝上则不被甲基化,因此只有一个等位基因得到表达。

亲本特异的甲基化是印记的基础。

并非所有甲基化都意味着沉默。基因体内部的甲基化可能伴随活跃转录,因此位置与是否存在同样重要。