DNA甲基化

DNA甲基化通常被認為具有沉默轉座子（TEs）和重複序列的功能（Suzuki and Bird 2008）。因此它還能通過標記外源DNA使其沉默，從而抵抗其入侵（Zemach and Zilberman，2010）。但隨著近年來，對越來越多的物種基因組甲基化進行研究，發現DNA甲基化還具有管理常染色質的功能。

常染色質和異染色質都有DNA甲基化，但前者的甲基化程度相比後者低很多，甲基化大多發生在CG型序列，且5』和3』端不含甲基化（Zilberman et al，2017）。而以TEs為代表的異染色質區，存在CG，CHG和CHH三種序列形式的甲基化，這一區域DNA甲基化程度高。在植物中的研究發現，TEs的甲基化起始主要依靠RNA介導的DNA甲基化途徑（RdDM），通過與DNA同源的SiRNA對CHH型序列進行甲基化。DNA甲基化的維持則是依靠DNMT1甲基化酶家族來維持的（Law and Jacobsen，2010），擬南芥中，CG甲基化是通過與DNMT1同源的MET1來維持的。

DNA甲基化和組蛋白甲基化能夠互相促進對方的存在。TEs中常含有H3K9me組蛋白修飾，CMT3能夠結合H3K9me對DNA進行甲基化，區別於RdDM途徑。KYP含有SRA結構單元，能結合甲基化的胞嘧啶對組蛋白添加H3K9me2修飾。甲基化能夠被添加同樣可以被去除。擬南芥中，IBM1是一種組蛋白去甲基化酶，JHDM2/KDM3家族成員之一，能夠將H3K9me從基因組中的組蛋白上移走。

DNA甲基化在基因中的位置不同會對基因的表達造成相反的結果。不同於DNA甲基化位於啟動子區時抑制基因的表達，當甲基化位於基因區時，它不僅不抑制基因的表達，相反還會起到促進作用（Suzuki and Bird，2008）。雖然基因區具有甲基化修飾，但程度並不高。在動植物基因組中，基因區甲基化程度處於中等，5』和3』區DNA甲基化程度最低。（Zhang et al. 2006；Zilberman et al. 2007; Zemach et al. 2006）。進一步研究發現，基因甲基化程度在70%左右時正向調控基因表達，大於70%時會起負調控作用（Zilberman et al. 2007）。對基因區甲基化的基因進行聚類發現，它們大都是具有看家功能組成性表達的基因，而那些基因區非甲基化的基因大多表現出組織和環境的特異性（Aceituno et al. 2008）

H2A.Z

H2A.Z在進化上的物種間同源性高於同一物種中H2A.Z與其它H2A變體的同源性，並且不同物種中的氨基酸序列一致性很高（Talbert and
Henikoff 2010）。進化樹中它具有獨立的起源，不同與其它H2A組蛋白變體在較晚的時候才從H2A中分離開來。突變H2A.Z後，生物會表現出發育遲緩甚至死亡，因此認為H2A.Z在生命過程中發揮著獨特的作用。

不同於許多物種中只具有一個H2A.Z編碼基因的拷貝，擬南芥基因組中有三個編碼H2A.Z的基因。任意突變掉其中的兩個都會對錶型造成嚴重的影響，比如頂端分生組織發育不良，花器官變小和開花提前等(March- Diaz et al.
2008)，並且這三個H2A.Z編碼基因是非冗餘的，它們在不同的時期或者特定的組織中發揮功能。H2A.Z放置到染色質中或者被替換掉，需要染色質重塑複合物的參與， SWR1一種最先在酵母中發現的ATP依賴性染色質重塑複合物，能夠能夠將H2A/H2B二聚體替換為HA.Z/H2B二聚體(Kobor et al. 2004; Krogan et
al. 2004; Mizuguchi et al. 2004; Li et al. 2005)，擬南芥中已經發現PIE1是其類似物，發揮著相同的功能(Choi et al. 2007;
Deal et al. 2007; March-Diaz et al. 2008)；現在還在酵母中發現一種能夠將H2A.Z從染色質中移走的染色質重塑複合物——INO80，它與SWR1都是ATP依賴的染色質重塑複合物，目前在擬南芥中除了發現與INO80組成成份相似的蛋白外，還未發現完整的INO80類似蛋白複合物。

H2A.Z與DNA甲基化的關係

研究多個物種中的DNA甲基化分布與H2A.Z 的分布，發現二者的分布是互相拮抗的(Zilberman et al.
2008; Conerly et al. 2010)。通過突變甲基化酶MTE1引發的DNA甲基化的缺失會部分提高H2A.Z的分布，但是H2A.Z缺失對DNA甲基化的影響卻很小(Coleman-Derr and Zilberman
2012)。這說明DNA甲基化對H2A.Z的抑制作用強於H2A.Z對DNA甲基化的。此外，已經發現基因區DNA甲基化的基因大多是組成性表達的基因，因此，在研究多個物種後發現，基因區中富集H2A.Z的基因覆蓋多種不同類型的誘導性表達基因，主要是三種：其起始免疫響應、響應環境改變和響應磷脅迫。儘管目前對這一現象的背後機理還不清楚，但推測認為這可能H2A.Z結合使得染色質更加開放有關，也可能是H2A.Z在基因區的出現抑制了RNA聚合酶的前進。

以上內容為閱讀該文獻綜述後歸納：DNA methylation, H2A.Z, and the regulation of constitutive expression.

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