dna甲基的化的生物信息学研究进展.pdf

and Monographs 。。，?。ji j。二j一．j。一|。Reviews PIll,：豢蕊嚣乞…记s WWW．pibb．ac．cn DNA甲基化的生物信息学研究进展 凡时财1，2)张学工1)” (1)生物信息学教育部重点实验室，清华信息国家实验室牛物信息学研究部，清华大学自动化系，北京100084； ≈电子科技大学自动化工程学院，成都610054) 摘要作为重要的表观遗传学现象之一，DNA甲基化对基因的表达发挥重要的调控功能．随着高通量检测技术的不断发展， 对DNA甲基化的生物信息学研究也成为DNA甲基化研究中的一个非常活跃的热点．对生物信息学在DNA甲基化状态的预 测、CpG岛不易被甲基化的机制研究、探索DNA甲基化同其他表观遗传学现象之间的关系以及DNA异常甲基化同癌症的 发生和发展之间的关系等方面的研究进展进行综述． 关键词DNA甲基化，生物信息学研究，CpG岛，预测，机制，表观遗传学 学科分类号Q3，Q6，Q7 IN)I：10．3724／SP．J．1206．2008．00426 在多细胞生物的发育过程中，细胞如何分化很 大程度上取决于其内部的基因表达模式，而基因的 长度不小于200 bp、GC含量不小于50％、CpG含 表达模式不仅仅依赖于细胞内转录因子的作用，还 量与期望含量之比不小于0．6的区域．由于该定义 同表观遗传学因素密切相关．表观遗传学是指在不 改变DNA序列的条件下所发生的可遗传基因表达 CpG岛重新定义为长度不小于500bp、GC含量不 的变化【l】．表观遗传学主要包括DNA甲基化、组小于55％、CpG含量与期望含量之比不小于0．65 蛋白修饰和染色质结构．脊椎动物中，DNA甲基 的区域．据统计，多于50％的基因的启动子区含 化表现为在DNA甲基化转移酶(DNA有CpG岛【1213】．在早期的认识中，CpG岛都是非 甲基化的[41，但是随着研究的不断深入，人们发现 methyltransferase，DNMT)作用下，甲基基团合成 在印迹基因[31、失活的X染色体【t41甚至是正常的体 到5，．CpG一3’中胞嘧啶的第五位碳原子上【21．DNA 甲基化参与了细胞的多种生理活动，比如基因的时 细胞中都存在甲基化的CpG岛【151．部分CpG岛的 空特异性表达、X染色体失活、衰老以及癌症的发 异常甲基化常常伴随着癌症等疾病的发生【阍． 生【3一．甲基化的CpG双核苷酸通过募集转录抑制 近年来，随着高通量的DNA甲基化检测技术 因子嘲或者阻碍转录激活因子的结合抑制基因的表 的出现，DNA甲基化的生物信息学研究得到了很 达[61．由于DNA甲基化在基因调控中的重要功能，大的发展．一系列具有较好精度的DNA甲基化预 测工具不仅成为实验检测技术的补充，也反映了 以Sanger研究所为代表的人类表观基因组联盟， DNA甲基化本身是有规律可寻的，这启发了研究 于2000年10月发起了人类表观基因组计划(human 者们对于DNA甲基化内在机制的探索．DNA甲基 epigenomeproject，imP)，试图获得人类多个组织 中的DNA甲基化模式[71．目前该计划已经完成了 化具有序列偏好性的观点得到进一步证实，CpG 来自12个组织的第6号、20号和22号染色体的 检测工作嘲． 人类基因组中，70％-80％的CpG双核苷酸处