甲基胞嘧啶 5羟甲基胞嘧啶：人类基因组的第六碱基( 二 )
最近，新开发的5-羟甲基纤维素免疫技术被用于测定人体组织中5-hmC的丰度，并比较正常和癌性结直肠癌组织之间的5-HMC状态。不同组织间5hmC含量存在显著差异。5hmC在总核苷酸中的百分比在脑、肝、肾和结肠癌中高(0.40-0.65%)，在肺中相对低(0.18%)，在心脏、乳房和胎盘中极低(0.05-0.06%)。与正常结直肠组织(0.46-0.57%)相比，结直肠癌组织中5hmC的丰度显著降低(0.02-0.06%)。上述结果首次表明，5-hmC在人体组织中的分布是组织依赖性的，并且其丰度在疾病状态下可以改变，例如结肠直肠癌[[7]。
另一组作者用免疫组织化学方法研究了5hmC在一大群小鼠和人体组织中的分布，发现大多数胚胎干细胞和成人组织富含5hmC5hmC水平与细胞在多层次有序组织中的分化密切相关。5hmC在终末分化细胞中最高，而在分化程度较低的组织干细胞/祖细胞中5hmC的水平非常低；与正常组织相比，各种肿瘤组织中5hmC水平明显降低。结果表明，5hmC在组织分化中起重要作用，5hmC在肿瘤组织中大量丢失[[8]。
2.2干细胞干细胞是指具有自我更新和持续能力，并能分化为各种功能细胞的多能细胞。它在生物体的发育、再生和修复中起着重要的作用。为了维持干细胞自我更新和分化之间的平衡，协调基因表达非常重要。这种精确平衡系统的紊乱会导致各种恶性疾病。哺乳动物DNA胞嘧啶的5甲基化(5mC)参与平衡基因表达的调节，与恶性肿瘤的发生有关。催化从5mC向5hmC转化的TET家族成员在胚胎干细胞的自我更新和维持以及内部细胞团(ICM)细胞的特化中发挥作用[1，9]。最近，在大多数髓系恶性肿瘤中反复发现TET基因家族的缺失和体细胞突变，并且低水平基因组5hmC和TET2突变之间存在相关性。但是，TET基因编码的蛋白可以羟基化5mC，这进一步证明TET蛋白与5hmC生物合成有关，也提示DNA甲基化的动态变化在干细胞分化和转化的调控中起关键作用[9，10]。2.3 DNA去甲基化胞嘧啶甲基化是哺乳动物DNA的主要表观遗传修饰。尽管有证据表明动物细胞中存在活跃的脱氧核糖核酸去甲基化，但这一过程的细节尚不清楚。最近发现TET1-3蛋白家族是5mC羟化酶，有作者推测形成的5hmC是主动去甲基化过程中的早期中间产物[11]。最近在体外和培养细胞中的研究表明，5mC和5hmC的DNA可以被TET双加氧酶氧化为5-羧基胞嘧啶5cac，5caC可以被胸腺嘧啶-DNA糖基化酶tdg特异性识别和切除。小鼠胚胎干细胞的TDG耗竭导致5caC的积累，这很容易被检测到。上述数据表明，由TDG介导的TET蛋白的5mC氧化和随后的5caC去除构成了一种活性DNA去甲基化的方式[12]。最近的研究表明，TET蛋白不仅可以将5mC转化为5hmC，还可以产生5-甲酰基-胞嘧啶5fC和5caC以酶依赖的方式。在小鼠胚胎干细胞和器官中发现5fC和5caC，随着TET蛋白的过量表达和缺失，5hmC、5fC和5caC的基因组含量增加和减少。这些在体内的结果也表明，脱氧核糖核酸的去甲基化可能通过氧化和随后由TET催化的脱羧发生2.4调解环境因素的影响许多环境毒物，如重金属、空空气中的颗粒物、臭氧等。，诱导氧化应激，降低驱动合成生化反应的辅酶ⅰ和辅酶ⅱ水平，从而降低应对氧化应激的能力。最近发现TET蛋白可以将DNA中的5mC氧化成5hmC，在高氧条件下被α酮戊二酸激活，α酮戊二酸是柠檬酸循环中有氧代谢产生的辅因子。TET是Jumonji家族的组蛋白去甲基化酶和脯氨酰羟化酶，后者是低氧条件下低氧诱导因子HIF1a的抑制剂，其激活需要α酮戊二酸作为辅因子。功能相反的HIF1a和TET蛋白似乎影响生命过程的许多方面，包括细胞生长调节、胚胎干细胞的维持、细胞分化和肿瘤发生。近年来，代谢在调节DNA甲基化和染色质组织中的作用越来越受到生物医学研究界的关注。这些研究表明，TET活化和5hmC和5mC水平在环境应激反应中起作用，并可能成为暴露于环境毒物的有益生物标志物3在肿瘤研究中，TET家族加氧酶用于催化从5mC向5hmC的转化。TET2在癌前或恶性血液病中频繁突变，如骨髓发育不良、骨髓增生综合征和急性髓系白血病，在前列腺癌、乳腺癌和结肠癌中5hmC的水平也显著降低。这些促使学术界越来越重视和重新认识5hmC研究[1，7，15]。对骨髓增生异常综合征MDS的癌变途径知之甚少，96例患者中有22例被鉴定为TET基因的移码、无义、错义突变或结构缺陷。突变和非突变患者的初始临床和血液学参数无显著差异，但两组的5年总生存率有显著差异，分别为76.9%和18.3%(P = 0.005)。3年无白血病生存率分别为89.3%和63.7%，有显著性差异(P = 0.035)。在单变量分析中，没有TET2突变的患者死亡风险增加了4.1倍(P = 0.009)。在调整年龄和其他因素的多变量分析中，TET2突变的存在仍然是预后良好的独立因素(危险比为5.2；95%置信区间为1.6-16.3；p = 0.005)基因组脱氧核糖核酸鉴定方法的研究.另一组作者研究骨髓增生异常综合征和各种髓性白血病，表明TET2基因常出现微缺失、基因突变等遗传改变，同时降低了骨髓细胞基因组的hmC水平；例如，使用RNA干扰来耗尽小鼠造血前体中的Tet2会使其分化为单核细胞/巨噬细胞谱系。这些研究表明TET2对正常骨髓细胞产生很重要，并提示TET2酶活性的破坏有助于骨髓恶性疾病的形成，检测其5hmC水平有望成为诊断和预测、定制治疗方案和评估抗癌药物反应的有价值的工具[对5hmC基因组特异性分布和功能的进一步研究受到技术的限制，因为过去广泛使用的基于亚硫酸氢盐的技术不能区分5HMC和5HMC [6，19]。经过几年的努力，最近几组研究人员报道成功检测到5hmC。Robertson等人最近报道了一种鉴定hmC基因组分布的经济而快速的方法。原理是野生T4噬菌体DNAM几乎不含胞嘧啶，而是5hmC，可以被T4编码的α-或β-葡萄糖基转移酶糖基化，后者在体外糖基化试验中更有效。因此，在试验中，用来自T4噬菌体的β-葡糖基转移酶选择性葡糖基化5hmC，以产生β-葡糖基-5-羟甲基胞嘧啶β-Glu-5 HMC。β-glu-5hmC的修饰提供了与磁珠偶联的J-结合蛋白的捕获靶点。沉淀的DNA适用于定量聚合酶链反应、微阵列或测序。我们还表明，J-结合蛋白捕获试验可以鉴定人胚胎干细胞发育调控基因启动子中的羟甲基胞嘧啶。这种方法将有助于理解5hmC在单基因水平上对表观遗传调控的时间空效应参考数据。。。。
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