DNA及RNA甲基化检测在肿瘤诊断中的研究进展
赵 琦1，相绿竹1，彭 瑞1，王 晔2 综述,牟晓峰2△ 审校
【摘 要】摘 要:在恶性肿瘤的发生及发展过程中，遗传异常以及基因表观遗传学的改变起到了重要的作用。同遗传学异常一样，表观遗传的改变也是一种可反映肿瘤发生早期的分子机制。DNA甲基化作为表观遗传学的一种重要方式，在控制基因的表达、维持基因组稳定性、细胞分化和胚胎发育中起着重要的作用；RNA甲基化则主要包括后转录过程对真核基因表达的调控。因此，检测肿瘤细胞中这2种甲基化的异常成为早期诊断肿瘤的重要手段。本文就DNA及RNA甲基化与肿瘤的关系以及这2种甲基化检测方法做一综述。 【期刊名称】国际检验医学杂志 【年(卷),期】2019(040)011 【总页数】5
【关键词】关键词:DNA甲基化； RNA甲基化； 肿瘤； 诊断； 检测方法 ·综 述·
中图法分类号：R730.4
基金项目：国家自然科学基金项目(81670822，81370990)；青岛市医疗卫生重点学科建设项目(青卫科教字[2017]9号)。
本文引用格式：赵琦，相绿竹，彭瑞，等.DNA及RNA甲基化检测在肿瘤诊断中的研究进展[J].国际检验医学杂志，2019,40(11):1356-1360.
基因甲基化是表观遗传学中的一个重要组成部分，是在不改变基因组核苷酸序列的情况下，将有活性的甲基化合物在相关转移酶的催化下结合到其他化合物上的过程。目前已发现的基因甲基化形式主要有DNA甲基化、RNA甲基化以
及组蛋白甲基化，在多种生物学过程中发挥着重要的作用，包括基因的表达、干细胞的自我更新和分化、组织发育、RNA的稳定性等等。本文将从基因甲基化的概念、在肿瘤中的作用机制、检测方法等方面做一综述，为后续研究提供理论基础。
1 甲基化的概念
1.1 DNA甲基化 DNA甲基化是DNA甲基转移酶(DNMT)介导的一种化学修饰过程，在DNMT催化下，通过S-腺苷甲硫氨酸(SAM)提供甲基，将甲基转移到相应碱基上。在哺乳动物中，DNA甲基化主要发生在CpG岛5′端胞嘧啶上，生成为5′甲基胞嘧啶[1]。CpG岛为富含G、C碱基的DNA区域，主要位于基因的启动子。人类的CpG以2种形式存在，一种分散于DNA中，另一种是CpG结构高度聚集的CpG岛。在正常组织中，前者多被甲基化修饰，而后者常以非甲基化状态存在于启动子区[2]，大约有60%的人类基因存在于启动子区的CpG岛。在高等真核生物中已发现的DNMTs有：DNMT1、DNMT2、DNMT3a、DNMT3b、DNMT3L[3]。DNMT1是一种维持甲基化的甲基化转移酶，它能识别DNA复制时生成的“半甲基化DNA”，即其亲代链已经甲基化，进一步促进子链形成新的甲基化CpG二核苷酸；DNMT3a和DNMT3b则主要在胚胎形成时期促进新的甲基化形成[4]。
1.2 RNA甲基化 RNA甲基化一般是指m6A基因的甲基化。即碱基A第6位N原子上增加一个甲基。m6A主要存在于mRNA的CDS区(蛋白质编码区)和3′UTR区，影响信使RNA(mRNA)的稳定性、翻译效率、可变剪接和定位等，在后转录层面参与真核基因的表达调控[2]。
RNA甲基化在体内受到3种效应蛋白的调控，“书写器”、“消除器”和“阅
读器”[2]。“书写器”是指m6A甲基化转移酶，介导RNA的甲基化修饰过程，主要指METTL3-METTL14复合物[5-6]，两者可在体外和体内催化mRNA(和其他细胞核RNA)的m6A甲基化；另一种常见转移酶是肾母细胞瘤1结合蛋白(WTAP)[7]；“消除器”是指去甲基化酶，介导RNA的去甲基化修饰过程，主要包括FTO[8]和ALKBH5[9]。“阅读器”主要包括YTHDF1、YTHDF2、YTHDF3[10]，可识别RNA甲基化修饰的信息，并参与下游RNA的翻译、降解等过程。比如，YTHDC1可与mRNA上的m6A结合，将mRNA转运出核。YTHDF1/YTHDF3识别m6A后可促进mRNA的翻译，而YTHDF2与m6A的结合则会促进mRNA的降解。
2 甲基化与肿瘤
2.1 异常DNA甲基化与肿瘤发生的关系 在肿瘤细胞中，常常有正常DNA甲基化模式异常改变，常表现为全基因组广泛低甲基化及抑癌基因CpG岛区域高甲基化；除此之外，基因错配修复系统的失活、微小RNA(miRNA)表达缺失等均和DNA甲基化有着千丝万缕的联系。
2.1.1 抑癌基因CpG岛区域高甲基化 正常情况下，抑癌基因的CpG岛为非甲基化状态；而在某些肿瘤中抑癌基因启动子区CpG岛区域发生高甲基化，抑制了其转录和表达，使抑癌基因失活，导致肿瘤的产生。吴亮等[11]发现抑癌基因DACH1启动子甲基化程度与食管鳞癌分化程度成反比，提示DACH1启动子甲基化有很大可能促进食管癌的发生、发展。
2.1.2 癌基因组的广泛低甲基化 肿瘤细胞中常见全基因组的低甲基化会导致基因的突变率增加，特异基因尤其是启动子区域的低甲基化则会激活癌基因，促进肿瘤生长及转移[12]。
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