甲基化(methylation)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。其中蛋白质甲基化是一种动态的、可逆的、重要的蛋白质翻译后修饰方式。

蛋白质甲基化

蛋白质甲基化是在相关酶的催化作用下，将甲基基团（-CH₃）结合到蛋白质特定氨基酸上的修饰过程。

主要的甲基化位点包括赖氨酸（Lys）、精氨酸（Arg），也包括组氨酸、半胱氨酸等。其中赖氨酸甲基化可发生单甲基化（Kme1）、双甲基化（Kme2）、三甲基化（Kme3）；精氨酸甲基化包括单甲基化（Rme1）、对称双甲基化（Rme2s）和非对称双甲基化（Rme2a）。

蛋白质的甲基化通常发生在组蛋白之上，同时也发生在非组蛋白之上。其中组蛋白甲基化（histonemethylation）是指在H3和H4组蛋白N端赖氨酸(K)中或精氨酸(R)残基上添加甲基基团的修饰过程，组蛋白甲基化被认为是控制基因表达的“表观遗传开关”。

基因表达调控:包括转录激活和转录抑制，组蛋白甲基化通过改变染色质结构影响基因的转录。其中组蛋白赖氨酸在H3K4、H3K36、H3K79等位点的甲基化通常与基因转录激活相关；H3K9、H3K27、H4K20等位点的甲基化常与基因转录抑制相关。

信号转导：参与细胞信号转导通路的调控，影响细胞增殖、分化、凋亡等过程。例如，某些信号蛋白的甲基化可改变其活性或与下游效应分子的结合能力，影响细胞对生长因子、激素等信号的响应。

DNA修复与代谢：蛋白质甲基化在在DNA损伤修复过程中发挥重要作用，并且参与及细胞代谢途径的调控。例如，组蛋白H2A的赖氨酸残基甲基化可招募DNA损伤修复蛋白，参与双链断裂等损伤的修复过程，确保基因组的稳定性。

癌症：蛋白质调控基因表达，蛋白质甲基化异常可导致抑癌基因沉默、致癌基因激活，全基因组范围的甲基化紊乱可导致染色体结构异常、基因重排等，促进癌细胞的基因组不稳定性，加速肿瘤进展。

心血管疾病：蛋白质甲基化异常可能影响血管内皮细胞的功能和炎症反应以及心肌细胞的收缩力，从而导致动脉粥样硬化、心肌病等疾病的发生。

神经退行性疾病：蛋白质甲基化参与信号转导通路的调控，蛋白质甲基化异常可能影响神经元内的信号传导和蛋白质稳态。例如，Tau蛋白的甲基化状态改变可能影响其与微管的结合能力，导致Tau蛋白异常聚集，形成神经纤维缠结，这是阿尔茨海默病的典型病理特征之一。

代谢性疾病：蛋白质甲基化参与代谢途径的调控，蛋白质甲基化异常可能影响胰岛素信号传导和葡萄糖代谢导致糖尿病，脂肪细胞中蛋白质甲基化异常可能影响脂肪代谢和能量平衡导致肥胖症。

自身免疫性疾病：蛋白质甲基化可能通过影响免疫细胞的活化和炎症反应以及免疫耐受和自身抗原的识别，例如引发类风湿关节炎以及系统性红斑狼疮等。

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