DNA甲基化转移酶 (DNMT) 家族：功能、作用机制及研究进展

DNA甲基化转移酶 (DNMT) 家族：功能、作用机制及研究进展

DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰，在基因表达调控、细胞分化和发育等方面发挥着关键作用。在真核生物中，DNA甲基化主要指在DNA甲基化转移酶 (DNA methyltransferase, DNMT) 家族的催化下，将甲基基团添加到胞嘧啶的第5位碳原子上，形成5-甲基胞嘧啶 (5mC)。

DNMT家族成员及其功能

哺乳动物中，DNMT家族主要包括DNMT1、DNMT2、DNMT3A、DNMT3B和DNMT3L五个成员，它们在结构和功能上有所差异：

• DNMT1: 被称为'维持甲基化酶'，负责在DNA复制过程中将已有的甲基化模式忠实地复制到新的DNA链上，从而维持甲基化模式的稳定性 [18]。* DNMT3A和DNMT3B: 都是'从头甲基化酶'，能够在未甲基化的DNA上建立新的甲基化模式 [15]。DNMT3A广泛表达于各种组织中，而DNMT3B主要在胚胎发育早期和生殖细胞中表达 [16]。* DNMT2: 结构上只包含催化结构域，几乎没有甲基转移酶活性。* DNMT3L: 缺乏催化活性，但可以与DNMT3A/B相互作用，增强它们的活性 [20]。

DNMTs与胚胎发育及细胞分化

基因敲除小鼠模型研究表明，DNMTs对胚胎发育和细胞分化至关重要：

• DNMT1: 敲除Dnmt1会导致胚胎致死，而敲除胚胎干细胞虽然可以存活，但在体外分化后会大量死亡，表明DNMT1在细胞分化和增殖中具有重要作用 [19]。* DNMT3A: Dnmt3A敲除小鼠发育不全，但可以存活到出生后4周，提示DNMT3A对正常细胞分化是必需的 [17]。* DNMT3B: Dnmt3B敲除小鼠在胚胎期即死亡，表明DNMT3B对胚胎发育早期至关重要 [17]。* DNMT3L: Dnmt3L敲除小鼠可以存活，但会出现严重的生殖缺陷。

结语

DNMT家族在DNA甲基化和表观遗传调控中发挥着核心作用，它们的异常表达或功能失调与多种疾病的发生发展密切相关，包括癌症、神经发育障碍和免疫性疾病等。深入研究DNMTs的功能和作用机制，有助于更好地理解表观遗传调控网络，并为相关疾病的诊断和治疗提供新的思路。

参考文献:

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