甲基化和一碳代谢途径 甲基化和一碳代谢途径 脱氧核糖核酸(DNA)甲基化是目前研究最广泛的表观遗传修饰之一，在DNA序列不发生变化的情况下，DNA甲基化能够导致遗传和可修正的表型变化。目前，DNA甲基化已在胚胎发育、衰老和癌症中进行了广泛研究，且已知与大多数重要疾病的病因有关，如心血管疾病、神经认知疾病、代谢紊乱、内分泌疾病和免疫疾病等。因此，DNA甲基化可作为衰老、疾病诊断与治疗的一种十分重要的生物标志物。 DNA甲基化发生在一碳代谢途径中，该代谢途径依赖于饮食中的几种微量营养素(包括叶酸 、胆碱和甜菜碱)作为辅因子存在下的几种酶(图1)。通过ATP驱动反应，甲硫氨酸(又称蛋氨酸，Met)转化为DNA甲基化的主要甲基供体S-腺苷甲硫氨酸(SAM)。甲基转移酶(DNMT)将SAM的甲基共价连接到基因组CpG二核苷酸胞嘧啶碱基的5号碳(C5)位，产生5-甲基胞嘧啶 (5mC)，从而使DNA发生甲基化。DNA甲基化通过调节组织特异性基因转录，从而在广泛的生物学事件中发挥重要作用。 可见，DNA甲基化的供体和产物均来源于一碳代谢，DNA甲基化与一碳代谢有着密不可分的联系。本文主要讲述DNA甲基化的合成和来源问题，以及一碳代谢途径的重要意义。 图一：膳食微量营养素参与的一碳代谢与DNA甲基化 (1) 维生素B6 是将四氢叶酸THF转化为5,10-亚甲基四氢叶酸的丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)的辅因子 (2) 维生素B2 是FAD的前体，FAD是亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)将5,10-亚甲基THF转化为5-甲基THF的辅因子 (3) 维生素B12 是甲硫氨酸合成酶(MS)的前体，参与同型半胱氨酸和甜菜碱生产蛋氨酸 THF: 四氢叶酸；DHF: 二氢叶酸；FAD: 黄素腺嘌呤二核苷酸；DMG: 二甲基甘氨酸 MTHFR: 亚甲基四氢叶酸还原酶；SHMT: 丝氨酸羟甲基转移酶；MS: 甲硫氨酸合成酶 BHMT: 甜菜碱同型半胱氨酸甲基转移酶；DNMT: […]
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