前言

甲基化修饰是指在酶的催化作用下在DNA、RNA或蛋白质等生物分子上添加甲基基团（-CH₃）的化学修饰过程。根据发生对象和修饰位点的不同可分为：DNA甲基化、蛋白质甲基化和RNA甲基化。不同类型的甲基化在生物体内发挥着独特的调控作用，共同参与基因表达调控、细胞命运决定、发育过程及疾病发生等生物学过程。其中DNA甲基化能够在不改变DNA序列的前提下，通过影响染色质结构或转录因子结合以调控基因表达的一种表观遗传学重要机制。

1.定义：

DNA甲基化是指在 DNA 甲基转移酶（DNMTs）的催化下，将甲基基团（-CH₃）共价结合到 DNA 序列特定碱基上的化学修饰过程，常见于CpG二核苷酸序列。

2.分类：

主要包括C5-甲基胞嘧啶（5mC）、N6-甲基腺嘌呤（6mA）和N4-甲基胞嘧啶（4mC）。哺乳动物的DNA甲基化主要发生在G/C含量丰富的5′-CpG-3′序列的C碱基上。人类的CpG以两种形式存在，一种是分散于DNA序列中，另一种是CpG结构高度聚集的CpG岛。

3.相关酶：

DNA甲基化是一个三相过程，包括DNA甲基化基团的结合、维持和去除。甲基转移酶和DNA去甲基化酶之间的平衡保持了该过程的完整性。其中相关酶包括：

DNMT1：维持性甲基化酶

DNMT2：要负责tRNA的甲基转移。

DNMT3：包括两个从头甲基化酶DNMT3a、DNMT3b和一个调节蛋白DNMT3L

DNMT3L：提高DNMT3a/3b的酶甲基化活性。

TET：催化去主动甲基化过程

4.作用机制：

基因转录直接抑制：甲基化的CpG位点可能改变DNA构象，阻止转录因子与启动子区域结合，从而抑制基因转录。

招募转录抑制复合物：甲基化CpG结合蛋白（如MBD蛋白）可识别甲基化位点，招募组蛋白去乙酰化酶（HDAC）等复合物，使染色质结构紧缩，形成异染色质状态，进一步抑制基因表达。

DNA的去甲基化：DNA上的甲基化修饰以通过被动或主动机制被移除，也即去甲基化过程。其中被动去甲基化是指原甲基化修饰位点随DNA复制而发生稀释的过程；主动去甲基化是在去甲基化酶的催化下发生并且不依赖于DNA的复制。

5.生物学功能：

主要在调控基因表达、维持基因组稳定、基因组印记、X染色体失活、胚胎发育、细胞分化增殖等方面有着至关重要的的作用。

6.与疾病的关系：

甲基化异常可能与癌症、神经系统疾病、代谢疾病以及自身免疫性疾病相关。因此深入研究DNA甲基化与疾病的关系，有助于开发新的诊断标志物、治疗靶点和个性化干预策略。

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