DNA甲基化与癌症-陶红.pdf

D N A 甲 基 化 与 肿 瘤无创产前胎儿DNA检测Cervi-M宫颈癌甲基化检测个体化用药基因检测弘扬湘雅精神，造福人类健康DEVELOP XIANGYA SPIRIT,BENEFIT HUMAN HEALTH我们致力于基因检测与精准医疗服务为改善人类健康和提供更具价值的产品与服务而不懈奋斗陶 红 2015年12月21日细胞命运个体发育疾病发生表观遗传调控基因选择表达表观遗传学基因表达前的调控：DNA甲基化、基因印记、染色质重塑基因转录后的调控：ncRNA、miRNA、反义寡核苷酸、核糖开关RNA蛋白翻译后的修饰：组蛋白的甲基化和乙酰化、非组蛋白的共价修饰甲基化是指从活性甲基化合物(如S-腺苷基甲硫氨酸)上将甲基催化转移到其他化合物的过程,可形成各种甲基化合物，或是对某些蛋白质或核酸等进行化学修饰形成甲基化产物。在生物系统内，甲基化是经酶催化的，这种甲基化涉及基因表达的调控、蛋白质功能的调节以及核糖核酸(RNA)加工。甲基化DNMTs活性甲基化合物活性甲基化合物DNA甲基化（DNA methylation）DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶（DNMTs）的作用下，将一个甲基添加在DNA分子中的碱基上，最常见的是加在胞嘧啶上，由此形成5-甲基胞嘧啶（5mC）。DNA甲基化可以发生在腺嘌呤的N-6位、胞嘧啶的N-4位、鸟嘌呤的N-7位或胞嘧啶的C-5位等。但在哺乳动物中DNA甲基化主要发生在5-CpG-3的C上生成5-甲基胞嘧啶DNA甲基化位点CpG岛特征：A、CpG岛主要位于基因的启动子区，部分位于基因的第一个外显子区；B、CpG岛甲基化可以直接导致相关基因的表观遗传学沉默。CpG双核苷酸在人类基因组中的分布很不均一，而在基因组的某些区段，CpG保持或高于正常概率，这些区段被称作CpG岛。CpG岛或富含CpG岛的区域CCCCAGGCCTGGCCTTGACAGGCGGGCGGAGCAGCCAGTGCGAGACAGGGAGGCCGGTGCGGGTGCGGGAACCTGATCCGCGGGAGGCGGGGGCGGGGCGGGGGCGCAGCGCGCGGGGAGGGGCCGGCGCCCGCCTTCCTCCCCGGGGCCCTCCGGCGGCTAGCTCTGCACTGCAGGAGCGCGGGCGCGGCGCCCCAGCCAGCGCGCAGGGCCCGGGCCCCGCCGGGGGCGCTTCCTCGCCGCCCCTCCGCGCGACCCGCTGDNA甲基化的生物学意义DNA甲基化直接影响基因的活化状态DNA甲基化的生物学意义在于：A、基因表达的时空调控B、保护基因组的稳定性I.有些基因在发育早期甲基化II.发育晚期被诱导去甲基化III.管家基因低甲基化IV.印记基因高甲基化表现：基因在不同时期不同身体部位特异表达CpG甲基化与转录活性成反比80%80%-90%90%的CpG位点已被甲基化1%1%-2%2%的人类基因组是CpG群人类基因组CpG岛约为2889028890个平均值为每Mb含10.510.5个CpG岛CpG岛的数目与基因密度相关人类基因组甲基化情况一、DNA甲基化干扰转录因子对DNA元件的识别与结合序列特异性的甲基化DNA结合蛋白与启动子区甲基化CpG岛结合，募集组蛋白去乙酰化酶（HDAC），形成转录抑制复合物，阻止转录因子与启动子区靶序列的结合，从而影响基因的转录。DNA甲基化抑制基因转录的机制没有甲基化基因表达基因启动子区域转录因子结合不能结合甲基化基因不表达甲基化二、序列特异性的甲基化DNA结合蛋白与启动子区甲基化CpG岛结合，募集组蛋白去乙酰化酶（HDAC），形成转录抑制复合物，阻止转录因子与启动子区靶序列的结合，从而影响基因的转录。DNA甲基化抑制基因转录的机制Sin3AMeCP2启动子基因转录因子基因表达启动子基因基因不表达染色质构型的变化伴随组蛋白的乙酰化和去乙酰化，以调控基因转录的开关。DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。三、DNA甲基化通过改变染色质结构抑制基因表达DNA甲基化抑制基因转录的机制DNA甲基化与肿瘤相关基因低甲基化抑癌基因过甲基化DNA甲基化与肿瘤肿瘤中重复序列DNA的低甲基化肿瘤中单拷贝基因的低甲基化细胞周期P53网络激素应答细胞因子信号LINE-1的突变性插入破坏了大肠癌和乳腺癌中抑癌基因APC和C-MYC的表达，导致肿瘤的发生。T细胞型淋巴母细胞白血病中原癌基因HOX11，肾癌细胞癌中肿瘤抗原基因MN/CA49都已发现有低甲基化现象。主要肿瘤和细胞系中，细胞循环抑制物p16INK4a均被过甲基化，使癌细胞易脱离衰老并增殖。P53下游的肿瘤抑制基因p14ARF过甲基化而沉默，使MDM2癌基因蛋白脱离p14ARF抑制，导致多种癌症的发生。雌激素、孕酮、雄激素和泌乳刺激素受体异常甲基化发生在乳腺和子宫肿瘤中，可能导致这些癌细胞不对此类激素发生应答。在人类癌症中，细胞因子信号抑制剂SOCS（Jak/STAT通路）经历甲基化相关的沉默。相关基因低甲基化与肿瘤关系人类癌症中具有低甲基化的相关基因人类癌症中具有低甲基化的相关基因基因功能定位肿瘤类型结论LINE-1DNA或转座子序列22q11.1-q11.2大肠癌、乳腺癌破坏抑癌基因APC和C-MYC的表达HOX11转录因子10q24T细胞型淋巴母细胞白血病原癌基因MN/CA49碳酸酐酶9p13.3肾癌细胞增殖与转化IGF2胰岛素样生长因子11p15.5肺癌、直肠癌、乳腺癌、肝癌等多功能细胞增殖调控因子抑癌基因过甲基化与肿瘤关系人类癌症中具有高甲基化人类癌症中具有高甲基化CpG岛的基因岛的基因基因功能定位肿瘤类型结论p16INK4a周期依赖激酶抑制剂9p21多种肿瘤细胞周期入口p14ARFMDM2抑制剂9p21结肠癌、胃癌、肾癌P53下游基因PAX1转录因子20p11.2宫颈癌肿瘤抑制基因p15LNK4b周期依赖激酶抑制剂9p21白血病细胞周期入口hMLH1DNA错配修复3p21.3结肠癌、子宫内膜癌、胃癌移码突变BRCA1DNA修复、转录17q21乳腺癌、卵巢癌双链打断DNA甲基化导致肿瘤发生的机制肿瘤表观遗传学的临床意义DNA甲基化用于肿瘤的早期诊断DNA甲基化用于预测肿瘤疗效DNA甲基化用于肿瘤治疗治疗后癌细胞的甲基化程度与恶性程度呈对应的关系：膀胱癌死亡相关蛋白激酶基因DPAK高甲基化比阴性复发率高出约3倍脑神经胶质瘤对卡莫司汀治疗时，DNA修复酶MGMT基因甲基化比阴性反应较好，无瘤生存期较长前列腺癌术后存在GSTP1和APCAS甲基化的患者复发率明显增高DNA甲基化抑制剂（甲基转移酶DNMT）：5-氮胞苷、5-氮脱氧胞苷（地西他宾）、假异胞苷与DNMT不可逆共价结合，抑制其活性，使DNA甲基化随细胞分裂进行丢失，部分的逆转肿瘤的恶性表现。联合化疗：联合应用甲基化抑制剂5-氮脱氧胞苷和脱乙酰化酶抑制剂苯丁酸，对人肺癌和乳腺癌细胞有明显的协同抗肿瘤效应。细胞转化过程中的甲基化现象早于明显的恶性表型的出现：痰中脱落细胞中抑瘤基因p16INK4a启动子CpG岛处于高甲基化状态预示着肺癌的到来大便标本中SFRP2甲基化程度是诊断结肠癌最灵敏的标记宏雅基因Cervi-M检测宫颈涂片标本PAX1基因甲基化程度，应用于宫颈癌早期筛查THANK YOU FOR YOUR ATTENTION!家大谢谢