結(jié)構(gòu)基因含有很多CPG 結(jié)構(gòu), 2CPG 和2GPC 中兩個(gè)胞嘧啶的5 位碳原子通常被甲基化, 且兩個(gè)甲基集團(tuán)在DNA 雙鏈大溝中呈特定三維結(jié)構(gòu)。基因組中60%～ 90% 的CPG 都被甲基化, 未甲基化的CPG 成簇地組成CPG 島, 位于結(jié)構(gòu)基因啟動(dòng)子的核心序列和轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)。有實(shí)驗(yàn)證明超甲基化阻遏轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行。DNA 甲基化可引起基因組中相應(yīng)區(qū)域染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化, 使DNA 失去核酶ö限制性內(nèi)切酶的切割位點(diǎn), 以及DNA 酶的敏感位點(diǎn), 使染色質(zhì)高度螺旋化, 凝縮成團(tuán), 失去轉(zhuǎn)錄活性。5 位C 甲基化的胞嘧啶脫氨基生成胸腺嘧啶, 由此可能導(dǎo)致基因置換突變, 發(fā)生堿基錯(cuò)配: T2G, 如果在細(xì)胞分裂過程中不被糾正,就會(huì)誘發(fā)遺傳病或癌癥, 而且, 生物體甲基化的方式是穩(wěn)定的, 可遺傳的。
DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶有兩種: 1) DNM T1, 持續(xù)性DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶—— 作用于僅有一條鏈甲基化的DNA 雙鏈, 使其完全甲基化, 可參與DNA 復(fù)制雙鏈中的新合成鏈的甲基化,DNM T1 可能直接與HDAC (組蛋白去乙酰基轉(zhuǎn)移酶) 聯(lián)合作用阻斷轉(zhuǎn)錄; 2)DNM T3a、DNM T3b從頭甲基轉(zhuǎn)移酶, 它們可甲基化CPG, 使其半甲基化, 繼而全甲基化。從頭甲基轉(zhuǎn)移酶可能參與細(xì)胞生長(zhǎng)分化調(diào)控, 其中DNM T3b在腫瘤基因甲基化中起重要作用。
DNA 去甲基化有兩種方式: 1) 被動(dòng)途徑: 由于核因子N F 粘附甲基化的DNA , 使粘附點(diǎn)附近的DNA不能被完全甲基化, 從而阻斷DNM T1 的作用; 2) 主動(dòng)途徑: 是由去甲基酶的作用, 將甲基集團(tuán)移去的過程。在DNA 甲基化阻遏基因表達(dá)的過程中, 甲基化CPG 粘附蛋白起著重要作用。雖然甲基化DNA 可直接作用于甲基化敏感轉(zhuǎn)錄因子E2F、CREB、A P2、CM ycöM yn、N F2KB、Cmyb、Ets, 使它們失去結(jié)合DNA 的功能從而阻斷轉(zhuǎn)錄, 但是, 甲基化CPG 粘附分子可作用于甲基化非敏感轉(zhuǎn)錄因子(SP1、CTF、YY1) , 使它們失活, 從而阻斷轉(zhuǎn)錄。人們已發(fā)現(xiàn)5 種帶有恒定的甲基化DNA 結(jié)合域(MBD ) 的甲基化CPG 粘附蛋白。其中M ECP2、MBD1、MBD2、MBD3 參與甲基化有關(guān)的轉(zhuǎn)錄阻遏;MBD1 有糖基轉(zhuǎn)移酶活性, 可將T 從錯(cuò)配堿基對(duì)TöG 中移去,MBD4 基因的突變還與線粒體不穩(wěn)定的腫瘤發(fā)生有關(guān)。在MBD2 缺陷的小鼠細(xì)胞中, 不含M ECP1 復(fù)合物, 不能有效阻止甲基化基因的表達(dá)。這表明甲基化CPG 粘附蛋白在DNA 甲基化方式的選擇, 以及DNA 甲基化與組蛋白去乙酰化、染色質(zhì)重組相互聯(lián)系中的有重要作用。