槲皮素调节甲基化途径的作用及其意义研究

Studies have demonstrated that aberrant DNA methylation has critical roles in the development of atherosclerosis. Quercetin, which are widely present in foods such as fruits and vegetables, has been shown to exhibit a broad spectrum of biological activities. Some studies have demonstrated quercetin could reverse adverse epigenetic regulation by altering DNA methylation. In the present study,hyperhomocysteinemia(HHcy) will be induced in vivo and in vitro, CpG Islands microassay, Real time-PCR、Western blotting、HPLC-MS and HPLC will be used to study genomic DNA methylation, the effects of quercetin on catechol-O-methyltransferase(COMT),methyl metabolic enzymes activity and corresponding gene expression,and the effects of quercetin,quercetin methyl metabolites and DNA methyltransferase(DNMT) inhibitor on DNMT activity and expression. Then the correlation between those enzymes take part in the methylation pathway and DNA methylation will be analysed. Gene locus regulated by quercetin will be found by this study.The results will be helpful to understand the biological activity of quercetin in modulating DNA methylation, and also provide scientific basis for gene therapy of cardiovascular diseases in the future.

研究表明，DNA异常甲基化在动脉粥样硬化的发展中发挥关键作用。槲皮素广泛存在于水果、蔬菜等食物中，具有广谱的生物学作用。一些研究显示，槲皮素可能具有逆转DNA异常甲基化的功能。本研究拟利用体内外高同型半胱氨酸血症(hyperhomocysteinemia，HHcy)模型，采用CpG Islands microassay、Real time-PCR、Western blotting、HPLC-MS、HPLC等方法，检测基因组DNA的甲基化状态，观察槲皮素对儿茶酚-O-甲基转移酶(catechol-O-methyltransferase，COMT)、甲基代谢酶活性及其基因表达的影响，研究槲皮素及其甲基化代谢产物、DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase，DNMT)抑制剂对DNMT活性及基因表达的作用，分析参与甲基化途径的酶类与基因组DNA甲基化之间的关联。本研究试图找出槲皮素调节甲基化途径和表观遗传学相关机制的位点，研究结果将为全面了解槲皮素的分子生物学作用机制，以及未来应用于心血管疾病的基因治疗提供科学依据。

研究表明，DNA异常甲基化在动脉粥样硬化的发生发展中发挥关键作用。槲皮素广泛存在于水果、蔬菜等食物中，具有广谱的生物学作用。一些研究显示，槲皮素可能具有调节DNA甲基化水平的功能。本项目采用蛋氨酸诱导高同型半胱氨酸血症（HHcy）、建立高同型半胱氨酸血症细胞模型，应用CpG Islands microassay、Real time-PCR、HPLC-MS等技术方法,在体内实验中，研究槲皮素对大鼠肝脏基因组CpG岛甲基化状态的影响，检测COMT和甲基代谢酶活性及基因表达。在体外实验中，观察槲皮素及其甲基化代谢产物、DNMT抑制剂对DNMTs活性及表达、以及基因组DNA甲基化状态的影响。同时检测体内外Hcy、SAM、SAH、槲皮素及其甲基化代谢产物（异鼠李素和柽柳黄素）的水平。.结果表明，槲皮素可降低HHcy大鼠血清Hcy水平，激活肝脏MTR和BHMT的酶活性。还可增加HHcy大鼠血清和肝脏SAM含量，减少肝脏SAH含量，增大SAM/SAH比值，抑制DNMT3b蛋白表达，在一定程度上抑制COMT活性和基因表达，增强MTHFR和SHMT活性。甲基化芯片结果显示槲皮素能够引起大鼠肝脏中与信号转导通路、2型糖尿病、癌症、细胞功能、物质代谢与吸收、体液分泌，以及心血管、内分泌、神经、免疫系统的功能等生物学途径基因的甲基化改变。槲皮素降低HHcy大鼠肝细胞外Hcy水平。槲皮素及其甲基化产物调节SAH、SAM含量，DNMTs活性和表达。.总之，槲皮素能够调节甲基化代谢途径的中间产物和相关酶活性，引起大鼠肝脏与信号转导通路、心血管系统、2型糖尿病、癌症、细胞功能、物质代谢与吸收等有关的生物学途径基因的甲基化改变，其苷元和甲基化产物可能通过影响DNA甲基化酶活性、蛋白和基因表达进而调控DNA的甲基化状态。我们的结果表明槲皮素除了具有抗氧化等生物学活性外，还可作为表观遗传学，尤其是DNA甲基化状态的调节器。本研究将有助于丰富人类对于黄酮类化合物作用机制的认识，开发以黄酮类化合物为功效成分的防治药物和功能性食品。.本课题发表SCI论文1篇，中文核心期刊论文4篇，会议论文2篇。录用中文核心期刊论文2篇。培养研究生2名。