DNA甲基化手册
DNA Methylation Handbook
作者：Billy Malcolm
出版社：CALLISTO REFERENCE
索书号：Q523/D418/2015/Y
ISBN：9781632391483
藏书地点：武大外教中心
《DNA甲基化手册》这本书旨在传授给读者有关DNA甲基化的概念。表观遗传学是现代遗传学中发展最迅速的领域之一。表观遗传学是与遗传学(genetic)相对应的概念。遗传学是指基于基因序列改变所致基因表达水平变化，如基因突变、基因杂合丢失和微卫星不稳定等；而表观遗传学则是指基于非基因序列改变所致基因表达水平变化，如DNA甲基化和染色质构象变化等；表观基因组学(epigenomics) 则是在基因组水平上对表观遗传学改变的研究。最常见的表观遗传学改变形式是DNA甲基化，它在胚胎发育等初级发育过程中起着关键作用，也在生物体对各种生态刺激的反应中发挥着关键作用。当然，表观遗传学被认为是动植物改变其基因组及其外观以适应多种生态因素的主要机制之一。这本书是对DNA甲基化研究的汇编，并突出了这一遗传过程的方法学和潜在机制的最新进展。
DNA甲基化（DNA methylation）是DNA化学修饰的一种形式，能够在不改变DNA序列的前提下，改变遗传表现。所谓DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5‘碳位共价键结合一个甲基基团。大量研究表明，DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。基因组中DNA的甲基化模式是通过DNA甲基转移酶实现的。DNA甲基化酶分为2类，即维持DNA甲基化转移酶（Dnmt1或维持甲基化酶）和从头甲基化酶。根据序列的同源性和功能，真核生物DNA甲基化转移酶又分为4类：Dnmtl/METl、Dnmt2、CMTs和Dnmt3。Dnmtl/METl类酶参与CG序列甲基化的维持。CMTs类酶仅发现在植物中，主要特征是它的催化区T和Ⅳ包埋染色体的主区，并且特异性地维持CG序列的甲基化。Dnmt3类酶在小鼠、人类和斑马鱼中得到鉴定。Dnmt3a和Dnmt3b在未分化的胚胎干细胞中高度表达，但在体细胞中表达水平很低。它们的主要作用是从头甲基化，但对维持甲基化也起到一定的作用，并且负责重复序列的甲基化。
基因组序列上的DNA甲基化模式承载着宝贵的生物学信息，对于我们理解基因表达和发育控制是至关重要的，此外，它还可以揭示异常的表观遗传学变化如何导致基因表达失调和癌症等疾病的发展，对此已经发展出一整套检测DNA甲基化的技术。因为甲基位于主槽内，而不是在氢键上。因此，这领域几乎所有的技术都依赖于DNA在杂交、扩增或测序前的甲基化预处理。DNA甲基化是一个生物过程，它会在DNA分子中引入甲基化基团，但是甲基化并不会改变序列本身，而会改变DNA片段的活性。近几年，DNA甲基化分析技术的不断发展和完善，为我们更进一步研究和阐明基因的表达调控、细胞增殖、分化发育和基因组印迹以及肿瘤的发病机制等提供了有力的工，这将对功能基因组学的研究产生积极而深远的影响。重亚硫酸盐DNA转化是甲基化研究中最常用的技术，因为它相对较简单，而其他方法都很繁琐，需要大量的优化工作。重亚硫酸盐转化方法将未甲基化的胞嘧啶转化成尿嘧啶，而甲基化的胞嘧啶保持不变，从而精确分析目标区域内的甲基化。
在哺乳动物中，DNA甲基化对于正常发育必不可少，而且与很多生物学现象有密切联系，包括基因组印迹，X染色体失活，转座因子招募，衰老和致癌作用。人体每个细胞都含有完整的DNA基因，其不仅含有人体所有遗传信息，而且基因中的所谓甲基基团是人体组织的必要成分。德国耶拿人体老化研究所研究人员首次证实，DNA出错并甲基化缺失是导致癌症的一个重要成因。癌细胞与健康细胞在DNA甲基化方面存在不同。这些不同可以用于解释基因的肿瘤特异性表达偏差，还可以用于发现生物标记物帮助检测肿瘤，预测肿瘤病人的预后，为肿瘤病人制定治疗计划。DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传修饰参与特定的调控机制，这些都能决定不同类型细胞的基因表达模式，还可以遗传到子代细胞，不存在DNA序列的任何改变。利用这项技术，未来有可能通过与健康细胞进行对比发现肿瘤细胞。表观遗传学让这一切都成为可能。科学家们现在知道甲基化在基因表达调控中起着至关重要的作用，他们还确定这一过程往往发生在不同物种基因组中的特定位置。此外，DNA甲基化已经被证明在许多细胞过程中起着至关重要的作用，甲基化的异常模式也与几种人类疾病有关。
鉴于DNA甲基化是健康和疾病中许多表型变异的核心，理解和操纵表观基因组似乎为预防和治疗人类常见疾病带来了巨大的希望。DNA甲基化也为理解环境和基因组之间的相互作用在致病中的作用，以及调节这些相互作用以改善人类健康提供了很大帮助。
在过去的二十年里，科学家们发现了DNA甲基化过程的许多细节。然而，与表观遗传学领域的其它课题一样，我们对DNA甲基化很多方面的认识仍然存在空白。随着新的实验技术的发展和更多的基因组图谱的绘制，科学家们将继续揭开DNA甲基化的方式、时间、地点以及目的等许多未知之处。
《DNA甲基化手册》从甲基化与生物信息学、甲基化与健康、甲基化与癌症三个方面讲述了DNA甲基化在科学研究和医疗健康中的发展。图文并茂，逻辑清晰，读者可以从中了解到DNA甲基化的科学原理、发展历程和最新研究成果，对于想要学习DNA甲基化的同学而言，是一本不可多得的好书。当然，因为这本书涉猎范围广，即使是非生物学专业的同学也可以从中获益。
本书目录
第一部分 表观遗传学技术和生物信息学
第一节 通过高通量测序进行DNA甲基化图谱分析
第二节 DNA甲基化动态模型的建立
第三节 植物基因组甲基化的遗传
第四节 真核生物与原核生物的GC3生物学
第五节 MethylMeter®：一种定量、灵敏、无生物亚硫酸盐的DNA甲基化检测方法
第二部分 人类和动物健康
第六节DNA甲基化与三核苷酸重复扩增疾病
第七节 哺乳动物和非哺乳动物生物体中的DNA甲基化
第八节 不育夫妇男性和女性生殖细胞印迹基因的异常DNA甲基化
第九节 携带罗伯逊易位的组织特异性基因能被沉默吗？
第十节 与生殖技术相关的表观遗传缺陷-巨型胎儿综合征
第三部分 甲基化改变与癌症
第十一节 应用彗星试验研究去甲基化在I型酪氨酸血症相关肝细胞癌发生中的作用
第十二节 DNA甲基化和组蛋白的去乙酰化：癌症的相互作用与综合治疗
第十三节 急性白血病中的DNA甲基化
第十四节 DNA甲基化异常在癌症中的重要性
第十五节 膳食营养对甲基化和印迹的影响
第十六节 与癌症相关的酪氨酸激酶受体的表观遗传学改变
朱旺 武汉大学生命科学学院 硕士研究生