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作者:gsdtom
导读
它轻轻地给基因戴上了一顶美丽的帽子。这顶帽子如乐章的修饰音一样,让基因更加迷人,引无数科学家夜不成寐,相思断肠。
年,美国人沃森和英国人克里克怀着激动的心情,狠狠地掐了一下自己。在确定不是做梦以后,他们就在《自然》杂志上发表了一份研究成果:双螺旋模型是DNA分子的存在形式,还是DNA自我复制的途径。
这份举世闻名的报告,最终让他们分享了年的诺贝尔生理学或医学奖。
早在年“基因”概念就已经被正式提出,但直到DNA双螺旋结构被解封印以后,人们对基因的研究热情仿佛被一下子点燃,科学家开始如痴如醉地琢磨基因,不断解码双螺旋结构中隐藏的秘密,并尝试人为改造它,比如这导致了一度甚嚣尘上的转基因之争,以及在天使与魔*之间徘徊的基因魔剪crispr。
但是,在基因研究的历史长河中,还有几朵浪花。尽管当时水花很小,但现在发现,水花正在迅速扩大蔓延。它轻轻地给基因戴上了一顶美丽的帽子。这顶帽子如乐章的修饰音一样,让基因更加迷人,引无数科学家夜不成寐,相思断肠。
尘封基因的锁DNA甲基化,就是C位上一个毫不起眼的小修饰:胞嘧啶嘧啶环第5位碳原子上新增了一个甲基基团(-CH3)。它没有改变DNA序列,但它所起的作用无人可比,非同寻常。它能调节个体的生长、发育、基因表达模式以及基因组的稳定性,并且这种修饰还能被稳定传递下去。
一切的一切,只因为这顶帽子,其实是一把锁,一把尘封基因的锁。
如果我们心中有了秘密,我们会怎么做?我们会把写有这个秘密的日记层层上锁,放进只有自己才能找到的箱底。悄悄掩上心门尘封心中的秘密,不再开启。
同样,DNA上,也有许多秘密是不能被开启的。比如转座子,可以从原位上单独复制或断裂下来,环化后插入另一位点,调控后序的基因。转座子在基因组里跳来跳去的结果,就会把基因组搞得一团糟,会引起很多问题,如肿瘤、自闭症等。必须将其封印在原地。
DNA甲基化就是用来封印这些坏小子的“锁”。甲基化达到一定程度时常规的B-DNA会向Z-DNA过渡。由于Z-DNA结构收缩,螺旋加深,使许多蛋白质因子赖以结合的原件缩入大沟。说好的白首不分离,我却眼睁睁看着你离我而去,转录还没有起始,基因就被尘封失活。
另外,序列特异性甲基化结合蛋白(MBD/MeCP)可与启动子区的甲基化CpG岛结合,阻止转录因子与启动子作用,从而阻抑基因转录过程。
肿瘤与甲基化DNA甲基化在以下几个方面造成肿瘤发展、转移、恶化:一是甲基化的CpG岛二核苷酸中的胞嘧啶以较高的频率脱氨基变成胸腺嘧啶,造成基因突变;二是抑癌基因和DNA修复基因由于超甲基化而沉默;三是癌基因甲基化水平降低而活化;四是基因组总体甲基化水平降低使转座子、重复序列活化导致染色体稳定性下降。
近年,多篇重磅文章阐述了DNA甲基化在肿瘤风险预测,药物联合治疗等方面的重要进展。
DNA甲基化是理想的标记物
来自于加州大学圣地亚哥分校医学院、中山大学肿瘤防治中心、医院等研究机构的科研团队,发现DNA甲基化检测4种常见癌症(肺癌、乳腺癌、结肠癌和肝癌)准确率达到95%。此外,甲基化检测还能够准确识别97%大肠癌肝转移和94%的大肠癌肺转移病例。(《DNAmethylationmarkersfordiagnosisandprognosisof