全 文 ：文章编号 :100028551 (2003) 022147202
基因化学修饰调控的研究进展
许素莲1 　朴铁夫2
(11 长春理工大学 ,吉林 长春　130118 ; 21 吉林农业大学 ,吉林 长春　130022)
收稿日期 :2001210222
作者简介 :许素莲 (1951～) ,女 ,吉林图门人 ,长春理工大学副教授 ,从事分析化学和生物化学研究
生物体内基因的表达主要通过基因的转录和 mRNA 的翻译。基因调控主要发生在 DNA
水平上的调控、转录控制和翻译控制 3 个方面。多细胞生物通过基因调控实现细胞分化 ,形态
发生和个体发育 ;微生物则通过基因调控改变代谢方式以适应环境的变化。在基因工程中应
用基因调控的原理可使外源基因表达 ,因此基因调控的研究具有生产实践意义。
真核生物转录水平上的基因调控主要表现在对基因转录活性的控制上 ,转录水平的基因
调控可以通过不同的途径实现 ,其中一种重要的途径就基因的化学修饰调整。
生物细胞中 DNA 中贮存着各种遗传信息 ,生物基因组 DNA 的甲基化的可逆性为遗传信
息的引入或消除提供了可能性。有时 DNA 的甲基化与脱甲基化与基因表达相关。据研究 ,在
一些不表达的基因中启动区的甲基化程度很高 ,当基因处于活动状态时 ,启动区处于低度甲基
化[1 ] 。
对基因化学修饰调控的研究主要集中于以下 2 个方面。
1 　DNA 甲基化作用是基因调控的一种手段
真核细胞修饰 DNA 的主要途径是胞嘧啶 (C) 在 5′位置上的甲基化反应 ,52甲基胞嘧啶通
常位于乌嘌呤 ( G)的旁边 ,据研究 GC顺序最容易被甲基化 ,用限制酶进行分析的结果表明 ,在
不转录的DNA 中 GC有 70 %以上是甲基化的 ,而在表达活性高的DNA 中 ,GC顺序只有 20 %～
30 %是甲基化的 ,表明 DNA 甲基化作用也是一种基因调控手段[2 ] 。Vardimon 等发现 ,腺病毒22
基因 (Ad22)在转化地鼠细胞的表达区是低水平甲基化 ,而在非表达区甲基化的程度很高[3 ] 。
高力生等发现 ,去甲基化可使中国地鼠卵巢的 H4 细胞 HBsAg (乙肝活性抗原) 表达量略有提
高 ,52氮胞苷与 MTX(氨甲喋呤) 协同可使 HBsAg 的表达量提高 2615 %。52氮胞苷是一种胞苷
的类似物 ,其结构中的 5 位上的 N 原子防止了 DNA 上的甲基化作用。Palmiter 等用 52氮胞苷
处理小鼠胸腺瘤 M7 细胞 (MT基因在该细胞中因甲基化而不表达) 以激活 MT21 基因 ,在 Cd+ +
的诱导下 MT21 基因的转录提高了 4 倍[4 ] 。
高力生等分 4 组实验 ,每组两大方瓶细胞作了去甲基化实验 ,第 1 组每瓶细胞中加浓度为
5μm 的 52氮胞苷 ;第 2 组加 5 ×10 - 7M 的 MTX(氨甲喋呤) ,第 3 组同时加 5μM 52氮胞苷和 5 ×
10 - 7M MTX ,第 4 组为对照。结果表明 ,经 52氮胞苷去甲基化后 ,HBsAg 表达量提高到 32mgΠ106
cell·48h ,对照组为 20mgΠ106 cell·48h ,为对照组的 160 % ,与MTX协同时 ,HBsAg 表达量为 73mgΠ
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106 cell·48h ,为对照组的 365 % ,比单用 52氮胞苷和 MTX分别提高 205 %和 110 %。在哺乳动物
细胞中 ,2 %～7 %的 DNA 复制后都有甲基化现象[6 ] 。9 %以上的甲基化发生在脱氧胞苷上 ,产
生 1 个 5 甲基胞嘧啶[6 ] ,甲基化主要发生在 CG[7 ] 。5 甲基胞嘧啶的 3′端通常是乌嘌呤 ( G) ,而
5 甲基胞嘧啶 5′端没有特导性。据研究 ,在刚刚完成复制的 DNA 分子中只有母链 (模板链) 是
甲基化的。新生 DNA 链的甲基化是在母链指导下进行的[2 ] 。
2 　生物细胞中 DNA 甲基化具有区域性
据研究 ,在中国地鼠卵巢缺失二氢叶酸还原酶基因的细胞系 (CHO2dHfr cell) 中的内源性
MT21 基因由于甲基化而不表达。外源 mMT21 启动子和 S 基因导入细胞后并未因甲基化而不
表达 ,这可能与细胞 DNA 中的甲基化具有区域性有关[3 ] 。Zhu 等使用 npt 基因转化烟草时发
现 ,无卡那霉素抗性但 npt Ⅱ基因检测为阳性的愈伤组织 ,是由于转基因上游启动子区甲基化
造成的[8 ] 。
Kumpatla 等人用基因枪法将除草剂基因 (bar gene)导入水稻 ,使水稻获得除草剂抗性 ,但在
后代中分离出了一些敏感株系 ,Southern 杂交检测发现 bar 基因的结构仍然是完整的 ,用甲基
化敏感的限制性内切酶分析表明 ,敏感植株中的外源 bar 基因启动区甲基化程度要比抗性植
株高[9 ] 。
上述的研究表明 ,生物细胞中 DNA 甲基化是具有区域性的。
参考文献 :
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ADVANCES IN CHEMICAL MODIFYING REGULATION OF GENE
　XU Su2lian1 　PIAO Tie2fu2
(1. Changchun Opetical and Fine Mechanic College , Changchun ,Jinlin prov. 130022 ;
2. Jilin Agricultrural University , Changchun Jilin prov. 130118)
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