dna中甲基、羟甲基、醛基与羧基胞嘧啶的化学检测方法进展

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1、第32卷第1期影像科学与光化学Vo1．32No．12014年1月magingScienceandPhotochemistryJan．，2014荧光化学传感专刊DNA中甲基、羟甲基、醛基与羧基胞嘧啶的化学检测方法进展肖珩，田洄，周翔(武汉大学化学与分子科学学院，湖北武汉430072)摘要：DNA甲基化作为一种十分重要的表观遗传修饰途径，在生物体生长发育过程中发挥着极为关键的作用。甲基胞嘧啶、羟甲基胞嘧啶、醛基胞嘧啶和羧基胞嘧啶是整个DNA甲基化和去甲基化过程中重要的中间体形式，它们的分布含量直接影响着DNA甲基化和去甲基化过程的动态平衡，进而影响着整个正常生理活动

2、的进行。检测这些特殊胞嘧啶在表观遗传学上具有重要的意义。本文小结和综述了本课题组通过化学方法在甲基胞嘧啶、羟甲基胞嘧啶、醛基胞嘧啶和羧基胞嘧啶检测方面取得的最新研究进展。关键词：核酸甲基化；羟甲基化；醛基化；羧基化；化学法检测doi：lO．7517／j．issn．1674—0475．2014．01．069文章编号：1674—0475(2014)01—0069—15在表观遗传学上，胞嘧啶转化为5一甲基胞嘧化，形成5一甲基胞嘧啶。因此，DNA甲基化转移啶(5一methylcytosine，5mC)形式的DNA甲基化酶能够影响DNA甲基化的程度。然而，DNA甲作为一种

3、特殊的表观遗传修饰，在包括基因表达基化的状态在细胞中并不是恒定不变的，而是在调控、组蛋白修饰、染色体重组、发育调节和疾病不同的发展阶段与去甲基化过程保持一个可逆变发病机制在内的一系列生命活动中扮演着十分关化。去甲基化现象并非仅仅局限在DNA复制时键的调控作用l1]。维持DNA甲基化和去甲基化期E引，去甲基化的方式在多年来也存在较多争过程中DNA甲基化程度的动态平衡对哺乳动物议。2009年，N．Heintz课题组报道了5一羟甲基的生长发育至关重要_2]。目前，研究人员在包括胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine，5hmC)存在于癌症在内的许多疾病中

4、均有发现不同程度的@-fL动物的基因组DNA中_6]。与此同时，A．RaoDNA甲基化失衡-3]。在细胞分裂过程中，DNA课题组报道了TET(ten-eleven-translocation，10—甲基化转移酶家族(DNAmethyItransfereases，11易位)家族的氧化酶能够催化5一甲基胞嘧啶形DNMTs)能够催化未甲基化的胞嘧啶进行甲基成5一羟甲基胞嘧啶

5、l7]。羟甲基胞嘧啶作为去甲基2013—12—10收稿，2013—12—17录用*通讯作者，E-mail：xzhou@whu．edu．en；ttian@whu．edu．Cil72影像科学与光化学第

6、32卷和N一溴代一硝基苯磺酰胺钠盐(化合物1和2)。这亲核进攻的差异性，通过结合聚丙烯酰胺电泳实两种化合物均可以进攻胞嘧啶嘧啶环上的双键，验，便可以准确地检测DNA序列中5一甲基胞嘧啶形成卤代胞嘧啶。但是只有N一溴代一硝基苯磺酰的数量和分布。相比于传统的亚硫酸氢钠法，该胺钠盐(化合物2)可以进攻5一甲基胞嘧啶，形成溴方法操作简便快捷、成本低廉、毒性低。同时，该代甲基胞嘧啶(图5)。方法克服了许多化学检测方法存在的5FH‘~,同时检利用这两种化合物对5一甲基胞嘧啶和胞嘧啶测DNA序列中多个5～甲基胞嘧啶残基分布的问O⋯H2N一一

7、图55-甲基胞嘧啶检测的路线图Processof5mCdetection题，为5一甲基胞嘧啶的检测提供了一种简单可靠包括亚硫酸氢钠法在内的许多传统方法对DNA的方法。此研究对于寻找更有效检测5一甲基胞嘧链上5一羟甲基胞嘧啶和5一甲基胞嘧啶难以辨别的啶的化学方法具有重要的参考价值。问题，有效地排除了5一甲基胞嘧啶检测中5一羟甲除此之外，通过利用8_糖基转移酶(1~-glucosyl基胞嘧啶的干扰。为人们深入了解胞嘧啶与5一甲transferase，t3GT)将糖环转移到DNA序列中的5一基胞嘧啶在化学结构和性质上的差异，进而通过羟甲基胞嘧啶的羟基上，进而增加5一羟

8、甲基胞嘧化学手段检测5一甲基胞嘧啶提供了一种新的思啶的空间位阻，可以成功地区分5一羟甲基胞嘧啶路。和5一甲基胞嘧啶。这也从另一方面验证了先前对尿嘧啶一DNA糖基化酶(Uracil—DNAglyco—实验中反应机理的推断，在糖基转移酶对5一羟甲sylase，UDG)能够选择性地去除DNA上的尿嘧基胞嘧啶进行作用之后，5位上的羟基由于被糖啶，进而阻止突变发生。整个过程包括N一糖苷键环所保护，空间位阻增大导致在随后的反应中无的切割和碱基修复的启动(base—excisionrepair，法形成溴翁离子中间体。因此，该方法还解决了BER)_】。本课题组的研究人员利用Ul

9、-~3-酶的74影像科学