DNA氧化与DNA甲基化的关系及其交互作用效应研究

DNA氧化和DNA甲基化是机体细胞中普遍存在的两种重要生命现象，为研究二者的内在关系及其交互作用对氧化损伤修复和表观遗传效应的影响，分别以不同剂量的H2O2和甲醛为氧化和甲基化目标化合物，应用人支气管上皮细胞（16HBE）DNA甲基转移酶（DNMT1）缺陷及高表达细胞株检测系统，采用近期发展起来的染色质免疫沉淀（CHIP）、高效毛细管电泳（HPCE）等检测基因组及特定基因表观遗传模式的方法，分别比较其野生型、缺陷型、高表达株及阴性对照组在一般生物学特征及细胞遗传学改变、DNA氧化损伤指标及修复指标、DNA甲基化及相关表观遗传学指标及其引发的下游效应等，观察分析以上事件发生的时空关联。从而从分子水平阐释DNA甲基化和DNA氧化作用的剂量-时间-效应关系，探索DNA氧化的表观遗传效应机制，为揭示DNA氧化和甲基化的内在联系提供科学依据，为DNA氧化损伤和DNA甲基化相关疾病的预防提供新思路。

DNA氧化和DNA甲基化是机体细胞中普遍存在的两种重要生命现象，为研究二者的内在关系及其交互作用对DNA氧化损伤修复和表观遗传修饰的影响，首先建立定量分析细胞DNA甲基化的高效毛细管电泳法，并构建基于高效液相色谱-串联质谱同时检测DNA甲基化和DNA氧化的样品5-甲基胞嘧啶和8-羟基鸟嘌呤脱氧核苷的新方法；再以不同剂量的过氧化氢和甲醛为氧化和甲基化目标化合物，分别应用人肺泡Ⅱ型上皮细胞（A549）与人支气管上皮细胞（16HBE）DNA甲基转移酶（DNMT1）缺陷及高表达细胞株检测系统，采用近期发展起来的用免疫荧光和高效毛细管电泳法检测细胞全基因组DNA 5-mC含量改变，分别比较其一般生物学特征及细胞遗传学改变、DNA氧化损伤指标及修复指标、DNA甲基化指标及其引发的下游效应等，观察分析以上事件发生的时间-剂量-效应关系及时空关联。结果发现DNA氧化能导致细胞DNA甲基化水平降低，DNA氧化可能是影响细胞表观遗传修饰的调控机制之一，DNA甲基转移酶DNMT1基因低表达能导致DNA氧化损伤修复基因的表达上调，使基因组DNA氧化水平提高，而DNA甲基化的提高不能影响DNA氧化水平。在化学物质的毒作用效应中，DNA氧化可能是比DNA甲基化更早的一个重要分子事件。从而为阐明DNA氧化和DNA甲基化在相关化学物质致病分子机制中所起的调控作用及关联性提供了新方法和新学说。