組學(xué)前沿：原核DNA甲基化簡述｜文獻(xiàn)科普
在細(xì)菌中，DNA甲基化主要調(diào)節(jié)特定DNA-蛋白質(zhì)相互作用的信號，通過DNA甲基化酶和DNA結(jié)合蛋白的協(xié)同作用，阻斷目標(biāo)甲基化位點的甲基化。目標(biāo)位點的甲基化狀態(tài)決定其是否被抑制蛋白結(jié)合，進(jìn)而影響基因表達(dá)，微生物與環(huán)境的相互作用。這一過程為細(xì)菌形成特定的DNA甲基化特征，決定哪些基因被表達(dá)。
DNA甲基化在細(xì)菌中的起源可以追溯到1953年對噬菌體感染細(xì)菌的實驗，發(fā)現(xiàn)DNA甲基化作為一種防御機(jī)制，保護(hù)細(xì)菌DNA免受噬菌體外源DNA侵害。這一防御機(jī)制被稱為限制性修飾系統(tǒng)（R-M系統(tǒng)），包括DNA甲基轉(zhuǎn)移酶和限制性內(nèi)切核酸酶。R-M系統(tǒng)通過識別并甲基化特定序列，同時切割未甲基化的序列，實現(xiàn)自身DNA的保護(hù)。
細(xì)菌中的限制性修飾系統(tǒng)分為四種類型，分別以功能特性命名：Type I、Type II、Type III和Type IV。其中，Type I系統(tǒng)較為復(fù)雜，由限制性核酸內(nèi)切酶和甲基轉(zhuǎn)移酶亞基組成，識別并切割特定基序。Type II系統(tǒng)最為常見，包括限制酶和甲基轉(zhuǎn)移酶，對CpG序列進(jìn)行甲基化和切割。Type III系統(tǒng)由兩個基因表達(dá)產(chǎn)物組成，分別為限制酶和DNA甲基轉(zhuǎn)移酶，同樣識別并切割特定序列。Type IV系統(tǒng)則將甲基轉(zhuǎn)移酶和內(nèi)切酶結(jié)合為單酶，僅切割已發(fā)生甲基化的堿基。
研究發(fā)現(xiàn)，超過90％的原核生物中存在DNA甲基化，600多個甲基轉(zhuǎn)移酶的多樣性表明了原核生物中廣泛存在的甲基化修飾。原核生物中的DNA甲基化參與基因組調(diào)控，對生物的生理生化過程至關(guān)重要，如調(diào)節(jié)毒力、抗生素耐藥性、適應(yīng)環(huán)境變化等。
真核生物中的DNA甲基化主要在胞嘧啶堿基上進(jìn)行，涉及基因表達(dá)調(diào)控、胚胎發(fā)育、基因組印跡和X染色體失活等過程。在哺乳動物中，DNA甲基化普遍存在，尤其是CpG二核苷酸的甲基化。真核生物中DNA甲基化分為從頭甲基化和維持甲基化兩種模式。從頭甲基化涉及胚胎形成和細(xì)胞分化過程，由DNMT3a和DNMT3b等甲基轉(zhuǎn)移酶參與。維持甲基化則通過DNM1等酶保持已建立的甲基化模式。
DNA甲基化在真核生物和原核生物中均具有保護(hù)功能，如在人類和嚙齒動物中，插入的病毒序列通過甲基化沉默。這一過程在生物進(jìn)化中表現(xiàn)出保守性。在疾病研究中，DNA甲基化與多種疾病狀態(tài)相關(guān)，包括癌癥、狼瘡、肌營養(yǎng)不良癥、先天缺陷以及心血管疾病等。
了解DNA甲基化的全面知識對揭示生命科學(xué)的奧秘至關(guān)重要。通過深入研究，我們有望在基因表達(dá)調(diào)控、疾病預(yù)防與治療等領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。
基因?qū)θ梭w作用
DNA檢驗可彌補(bǔ)血清學(xué)方法的不足,故受到了法醫(yī)物證學(xué)工作者的高度關(guān)注,近幾年來,人類基因組研究的進(jìn)展...作為最前沿的刑事生物技術(shù),DNA分析為法醫(yī)物證檢驗提供了科學(xué)、可靠和快捷的手段,使物證鑒定從個體排除...這是由于 MNNG引起的DNA鏈上的鳥嘌呤甲基化誘導(dǎo)合成甲基受體蛋白,這種甲基受體蛋白分子的半胱氨酸能和...
限制性內(nèi)切核酸酶的作用部位?
根據(jù)限制酶的結(jié)構(gòu)，輔因子的需求切位與作用方式，可將限制酶分為三種類型，分別是第一型（Type I）、第二型（Type II）及第三型（Type III）。Ⅰ型限制性內(nèi)切酶既能催化宿主DNA的甲基化，又催化非甲基化的DNA的水解；而Ⅱ型限制性內(nèi)切酶只催化非甲基化的DNA的水解。Ⅲ型限制性內(nèi)切酶同時具有修飾及...
真核生物基因的轉(zhuǎn)錄過程和調(diào)控方式有哪些
一種假說認(rèn)為,真核基因與原核基因相同,均擁有直接作用在RNA聚合酶上或聚合酶競爭DNA結(jié)合區(qū)的轉(zhuǎn)錄因子,第二種假說認(rèn)為,轉(zhuǎn)錄調(diào)控是通過各種轉(zhuǎn)錄因子及反式作用蛋白對特定DNA位點的結(jié)合與脫離引起染色質(zhì)構(gòu)象的變化來實現(xiàn)的。真核生物DNA嚴(yán)密的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)及其在核小體上的超螺旋結(jié)構(gòu),決定了真核基因表達(dá)與DNA高級結(jié)構(gòu)變化...
反義rna抑制基因表達(dá)的作用體現(xiàn)在那四個方面
2019年4月4日，來自美國哥倫比亞大學(xué)的Tom Maniatis教授在 Cell 上發(fā)表研究Antisense lncRNA Transcription Mediates DNA Demethylation to Drive Stochastic Protocadherin a Promoter Choice。該研究首次發(fā)現(xiàn)反義lncRNA的轉(zhuǎn)錄可以影響DNA甲基化，進(jìn)而改變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)，促進(jìn)增強(qiáng)子與啟動子的結(jié)合，調(diào)控Pcdhα基因的表達(dá)...
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門頭溝區(qū)其他： ______ 遺傳疾病的診斷和治療以及發(fā)生機(jī)制,婚檢優(yōu)生優(yōu)育.
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門頭溝區(qū)其他： ______ 這個問得太寬泛了,回答壓力大啊.首先要看是根據(jù)研究對象分類,還是關(guān)注的層面分類 - 根據(jù)研究對象可以大致分為動植物,人類健康和微生物 1. 動植物方向近年熱點包括基因組輔助分子育種,和雜合物種(如水產(chǎn)、林木等)基因組圖譜繪制...
