甲基化修饰(Methylation)是表观遗传调控的重要机制,广泛存在于DNA、RNA和蛋白质分子中,通过添加甲基基团(-CH₃)影响基因表达、细胞分化、疾病发生等生物学过程。
DNA甲基化:主要发生在CpG位点,调控基因沉默或激活,与癌症、发育障碍等疾病密切相关。
蛋白甲基化:主要修饰组蛋白(如H3K4、H3K9、H3K27)和转录因子,通过赖氨酸或精氨酸的甲基化调节染色质结构和信号通路。
RNA甲基化:如N⁶-甲基腺苷(m⁶A)、5-甲基胞嘧啶(m⁵C),调控RNA稳定性、翻译效率和免疫应答。
高灵敏度:支持微量样本(如5×10⁷细胞、20 mg组织),检测低丰度甲基化事件。
多组学整合:结合转录组学、代谢组学、表观组学等,解析“修饰-基因-功能”网络。
动态调控分析:支持定量分析(如4D Label free、MeRIP-seq)和修饰酶预测(如DNMTs、KMTs、MTases)。
高特异性:采用基序抗体(如H3K4me3、H3K9me3)或亚硫酸氢盐转化技术富集修饰片段。
全面性:覆盖全基因组/蛋白组甲基化事件,揭示修饰与疾病表型的关联。
可靠性:基于高分辨率质谱(如Orbitrap Astral、timsTOF Pro)和AI辅助分析工具。
探索性:发现新甲基化位点及调控机制,支持基础研究向临床转化。
平台先进:结合4D蛋白质组学和单细胞测序技术,实现高深度、高准确度分析。
1、基础医学与临床诊断
(1)疾病标志物开发
案例:膀胱癌复发预测:通过RRBS+oxRRBS分析甲基化/羟甲基化变化,发现PD-L1表达相关标记(Biomarker Research, 2025)。
系统性红斑狼疮(SLE):铁离子依赖的DNA去甲基化促进致病性T细胞分化(J Clin Invest, 2025)。
(2)疾病机制解析
案例:阿尔茨海默病(AD):SELENOK调控CD36棕榈酰化,改善Aβ清除(Nature, 2023)。
胶质母细胞瘤:SUMO1修饰调控H3K79促进肿瘤生长(Nature, 2023)。
2、药物研发与靶点验证
(1)靶向药物设计
案例:SMYD3抑制剂:SMYD3甲基化IRF3/7抑制抗病毒免疫,敲除后斑马鱼抗病毒能力增强(PNAS, 2025)。
RAS抑制剂:棕榈酰化修饰阻断RAS膜定位,抑制肿瘤进展(Cancer Cell, 2024)。
(2)药效评估
案例:ML-792:SUMO-E1抑制剂延缓胰腺癌进展(Gut, 2021)。
NAT10敲除:增强mRNA乙酰化稳定性,提升免疫治疗疗效(Nucleic Acids Res, 2024)。
3、农业与环境研究
(1)作物性状改良
案例:小麦抗旱机制:棕榈酰化修饰组学鉴定233个关键蛋白,涉及碳代谢和抗氧化通路(Plant Physiol, 2024)。
草鱼抗病育种:SMYD3缺失增强耐低氧和抗病毒能力(PNAS, 2025)。
(2)环境适应性研究
案例:微生物耐药机制:甲基化修饰组学解析病原体-宿主相互作用(Microbiome, 2024)。
4、免疫调节与抗感染
案例:抗病毒免疫:SMYD3甲基化抑制IRF3/7磷酸化,抑制干扰素表达(PNAS, 2025)。
疫苗设计:调控m⁶A修饰增强mRNA疫苗的抗肿瘤免疫应答(Signal Transduct Target Ther, 2022)。