DNA甲基化是指生物体在DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase，DNMT) 的催化下，以S-腺苷甲硫氨酸(SAM) 为甲基供体,将甲基转移到特定的碱基上的过程。DNA甲基化可以发生在腺嘌呤的N -6位、胞嘧啶的N -4位、鸟嘌呤的N -7位或胞嘧啶的C-5位等。但在哺乳动物,DNA甲基化主要发生在5’-CpG-3’的C上.生成5-甲基胞嘧啶(5mC) 。反应如下：

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 图1 DNA甲基化

       人类的CpG以两种形式存在，一种是分散于DNA 中，另一种是CpG结构高度聚集的CpG岛。在正常组织里，70 %～90 %的散在的CpG是被甲基修饰的,而CpG岛则是非甲基化的。

甲基化的作用:

1．基因C →T突变
DNA 甲基化引起基因突变的机制主要是由于DMT催化反应形成。DMT可以加快C(胞嘧啶) 和5mC 脱氨,封闭U(尿嘧啶) 的修复,并且使U →T 改变,故DMT 促使CpG序列的C →T突变 。

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                                                                            图2： C突变成T
        抑癌基因p53就是一个典型的例证。50% 实体瘤病人出现p53基因突变。突变中24% 是CpG 甲基化后脱氨引起的C→T 突变。
2　影响基因错配修复　
DNA 错配修复系统(DNAmismatch repair system，MMR) 是指存在人类细胞中的一种修复DNA 碱基错配的安全保障体系，它是由一系列特异修复DNA碱基错配的酶分子组成。Ahujia 等研究发现MMR 缺陷时,CpG岛的甲基化增强,并认为MMR 与DNA 甲基化有关。在基因错配修复过程中甲基化具有导向识别作用,而在错配修复基因表达缺陷的原因中基因突变和基因启动子区的高甲基化是其主要原因 。
3．基因沉默
目前认为,甲基化影响基因表达的机制有下列几种： ①直接作用。基因的甲基化改变了基因的构型，影响DNA特异顺序与转录因子的结合,使基因不能转录； ②间接作用。基因5′端调控序列甲基化后与核内甲基化CG序列结合蛋白(methyl CG-binding p rotein)结合，阻止了转录因子与基因形成转录复合物； ③DNA去甲基化为基因的表达创造了一个良好的染色质环境。DNA去甲基化常与DNase I高敏感区同时出现,后者为基因活化的标志。