DNA中甲基、羥甲基、醛基與羧基胞嘧啶的化學(xué)檢測(cè)方法進(jìn)展

肖 珩，田 沺，周 翔

（武漢大學(xué) 化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢430072）

在表觀遺傳學(xué)上，胞嘧啶轉(zhuǎn)化為5－甲基胞嘧啶（5－methylcytosine，5mC）形式的 DNA 甲基化作為一種特殊的表觀遺傳修飾，在包括基因表達(dá)調(diào)控、組蛋白修飾、染色體重組、發(fā)育調(diào)節(jié)和疾病發(fā)病機(jī)制在內(nèi)的一系列生命活動(dòng)中扮演著十分關(guān)鍵的調(diào)控作用［1］。維持DNA甲基化和去甲基化過程中DNA甲基化程度的動(dòng)態(tài)平衡對(duì)哺乳動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要［2］。目前，研究人員在包括癌癥在內(nèi)的許多疾病中均有發(fā)現(xiàn)不同程度的DNA甲基化失衡［3］。在細(xì)胞分裂過程中，DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶家族（DNA methyltransfereases，DNMTs）能夠催化未甲基化的胞嘧啶進(jìn)行甲基化，形成5－甲基胞嘧啶。因此，DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶能夠影響DNA甲基化的程度。然而，DNA甲基化的狀態(tài)在細(xì)胞中并不是恒定不變的，而是在不同的發(fā)展階段與去甲基化過程保持一個(gè)可逆變化。去甲基化現(xiàn)象并非僅僅局限在DNA復(fù)制時(shí)期［4，5］，去甲基化的方式在多年來(lái)也存在較多爭(zhēng)議。2009年，N．Heintz課題組報(bào)道了5－羥甲基胞嘧啶（5－h(huán)ydroxymethylcytosine，5hmC）存在于哺乳動(dòng)物的基因組DNA中［6］。與此同時(shí)，A．Rao課題組報(bào)道了 TET（ten－eleven－translocation，10－11易位）家族的氧化酶能夠催化5－甲基胞嘧啶形成5－羥甲基胞嘧啶［7］。羥甲基胞嘧啶作為去甲基化過程中的重要因素開始引起了越來(lái)越多的關(guān)注。

2011 年，5－醛 基 胞 嘧 啶 （5－Formylcytosine，5fC）和5－羧基胞嘧啶（5－Carboxylcytosine，5caC）作為TET蛋白酶氧化5－甲基胞嘧啶形成的更高級(jí)別的氧化產(chǎn)物開始被發(fā)現(xiàn)和逐漸了解［8－10］。研究人員發(fā)現(xiàn)，TET蛋白酶不僅能夠催化甲基胞嘧啶形成羥甲基胞嘧啶，還能將甲基胞嘧啶氧化為醛基胞嘧啶和羧基胞嘧啶的形式，而醛基胞嘧啶和羧基胞嘧啶可以被胸腺嘧啶DNA糖苷酶（thymine DNA glycosylase，TDG）特異性地識(shí)別并切割。……