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生物化学与生物物理进展Ｐｒｏｇ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．
组范围的甲基化数据．基丁其得到的１９４８个甲基化区域和２３８６个非甲基化区域，产生了两个预测
ＣｐＧ岛片段甲基化状态的工具—＿ＨＤＭＦｉｎｄｅｒ【３２】和
ＭｅｔｈＣＧＩ‘刭．ＨＤＭＦｉｎｄｅｒ（ｈｔｔｐ：／／ｒｕｌａｉ．ｃｓｈｌ．ｅｄｕ／ＨＤＭＦｉｎｄｅｒ／
ｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ．ｈｔｍ）禾０用包括Ａ缸在内的１７个序列特征能够对长度为８００ｂｐ的ＣｐＧ岛片段以及８００
ｂｐ
的普通ＤＮＡ序列的甲基化状况进行准确预测，并且还对２２个常染色体中的甲基化模式进行了预测．我们开发的ＭｅｔｈＣＧＩ则专门针对ＣｐＧ岛片段（包括２００
ｂｐ、３００
ｂｐ以及４００ｂｐ）进行了预测，正
确率达到了８４％，提供了在线预测服务（ｈｔｔｐ：／／ｂｉｏｉｎｆｏ．ａ１１．ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ／ＭｅｔｈＣＧＩ／ＭｅｔｈＣＧＩ．ｈｔｍｌ）．通过分析特定转录凶子结合位点在甲基化和非甲基化的ＣｐＧ岛片段中的分布情况，我们得到了４个在两类中差异最大的转录因子结合位点，这些结合位点可能为下一步研究ＤＮＡ甲基化的内在机理提供重要依据．另外，ＭｅｔｈＣＧＩ对ＭｅｔｈＤＢ数据库中包含的来自多个组织的甲基化数据也得到了较好的预测精度，表明ＣｐＧ岛片段的甲基化模式并没有很强的组织特异性．
ＣｐＧ岛的甲基化状态同基因表达的模式密切相关，因此对于ＣｐＧ岛甲基化状态的预测一直是人们关注的重点．２００３年，Ｆｅｌｔｕｓ等［３４１通过在细胞系中加入过量ＤＮＡ甲摹化转移酶（ＤＮＭＴｌ），发现大部分的ＣｐＧ岛仍然保持非甲基化状态，同时有部分ＣｐＧ岛警现超甲基化，采用序列特征对两类的分类正确率可以达到８２％．在特征选择的过程中，他们发现两类ＣｐＧ岛在长度、ＧＣ含量、ＣｐＧ比例以及和启动子的关系上没有显著性差异．但是其后对来自体内的ＤＮＡ甲基化数据的研究表明，甲基化和非甲基化的ＣｐＧ岛在长度、ＧＣ含量以及ＣｐＧ比例上存在显著差异【３３一．Ｂｏｃｋ等基于人外周血白细胞中第２２号染色体得到的１３２个ＣｐＧ岛的甲基化状态数据【２６】，先后得到了两个预测ＣｐＧ岛甲基化状态的分类器．第一个采用了序列模式，特定的重复序列以及特殊的ＤＮＡ结构三大类特征［３５１，第二个增加了预测的组蛋白修饰状态和染色质结构特征［３６１，并提供了在线预测工具Ｅｐｉｇｒａｐｈ（ｈｔｔｐ：／／ｅｐｉｇｒａｐｈ．ｍｐｉ－ｉｎｆ．ｍｐｇ．ｄｅ／ＷｅｂＧＲＡＰＨ／）．由于组蛋白修饰以及染色质结构分布是否存在ＤＮＡ序列的偏好性仍是一个有争议的问题，我们通过增加Ｂａｒｓｋｉ等鲫实验获得的基因组尺度的组蛋白甲基化数据，对ＣｐＧ岛的甲基化状态进行了预测冈．该预测模型得到了更高分类正确率的同时，还发现了
４种显著影响ＣｐＧ岛甲基化的组蛋白修饰特征（Ｈ３Ｋ４ｍｅｌ、Ｈ３Ｋ４ｍｅ２、Ｈ３Ｋ４ｍｅ３以及
Ｈ３Ｋ９ｍｅｌ），一定程度上量化了部分组蛋白甲基化
同ＣｐＧ岛甲基化之间的关系．
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ＣｐＧ岛不易被甲基化的机制探索
虽然人类基因组上有的ＣｐＧ岛处于甲基化状
态，但是大部分ＣｐＧ岛是不易被甲基化的，这同基因组上约８０％的ＣｐＧ双核苷酸处于甲基化状态的现象形成鲜明对比．该现象促使人们思考为什么ＣｐＧ岛不易被甲基化．早在１９９４年Ｂｒａｎｄｅｉｓ等【３９】就发现，Ｓｐｌ的结合位点在人胚胎干细胞的ＡＰＲＴ基因中能够保护ＣｐＧ岛在重新甲基化的过程中不被甲基化，后来对人乳腺组织中ＢＲＣＡ．ｆ基冈的研究结果同样表明，启动子区Ｓｐｌ和ＣＴＣＦ结合位点突变与否将决定该区域ＣｐＧ岛的甲基化状态［４０１．Ｔｕｒｋｅｒ等［４１，４２１以Ｓｐｌ在小鼠４ｐｎ基冈中的功能对小鼠体细胞中ＤＮＡ甲基化模式的形成提出了一个动态平衡假说，认为在ＤＮＡ的重新甲基化过程中，首先是Ｂ１之类的重复序列被甲基化，这些序列被称为甲基化中心，然后甲基化会从中心往外延伸，ｓｐｌ结合位点通过｜一Ｓｐｌ的结合能够阻碍甲基化向ＣｐＧ岛区的蔓延，从而保护ＣｐＧ岛不被甲基化．后来的研究又发现，在Ｓｐｌ缺失的情况下Ａｐｒｔ基因仍然有表达，即ＣｐＧ岛并没有冈Ｓｐｌ的缺失而超甲基化［４３１，另一方面，Ｓｐｌ（以及ＣＴＣＦ）的结合位点并非存在于所有不易甲基化的ＣｐＧ岛附近，这也意味着还应该有其他凶子参与保护机制的形成．
利用人脑组织基因组尺度的ＣｐＧ岛甲基化数据【２”，我们系统分析了不易甲基化的ＣｐＧ岛内部以及岛边界序列的序列特征，发现一些具有锌指结构的转录因子（包括ｓｐｌ和ＣＴＣＦ）可能的结合位点在ＣｐＧ岛的４００ｂｐ边界序列中显著富集，而且其中８０％的结合位点在人、大鼠和小鼠中是显著保守的１４４］．基于以上结果，我们认为，从小鼠ＡＤ厅基因得到的关于ＣｐＧ岛不易被甲基化的保护机制同样存在于人的基因组中Ｍ：ＡｌＭ序列是重新甲基化过程中的甲基化中心【¨】，在甲基化转移酶的作用下，ＤＮＡ甲基化从Ａｌｕ序列出发往外延伸，当ＣｐＧ岛周围富集的转录因子结合位点同具有锌指结构的转录因子结合以后则可以阻止甲基化向ＣｐＧ岛的蔓延，因此在这种阻止与蔓延的作用达到动态平衡以后，就形成了比较稳定的甲基化模式．当细胞所在的环境发生变化时，这种平衡可能