hydroxymethylation是什么意思，hydroxymethylation的意思翻译、用法、同义词、例句

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专业解析

羟甲基化（Hydroxymethylation） 是指在一个分子（特别是生物大分子如DNA或蛋白质）的特定原子上添加一个羟甲基基团（-CH₂OH）的化学修饰过程。这种修饰在生物学中具有重要的调控功能，尤其是在表观遗传学领域。

1. 化学本质与发生位点：

   • 在DNA中，羟甲基化特指发生在胞嘧啶碱基（C）第五位碳原子（C5）上的修饰。具体来说，它是胞嘧啶（C）被修饰为5-羟甲基胞嘧啶（5-hydroxymethylcytosine, 简称5hmC）的过程。这是通过酶（主要是TET家族蛋白）催化，将DNA上已有的甲基胞嘧啶（5mC）进行氧化而实现的（5mC → 5hmC）。
   • 在蛋白质中（尤其是组蛋白），羟甲基化可以发生在特定氨基酸残基的侧链上，例如赖氨酸（Lys）残基。组蛋白赖氨酸羟甲基化（如H3K4me3的羟甲基化产物H3K4hm）也是一种重要的表观遗传标记，尽管其研究相对DNA羟甲基化较新。

2. 生物学功能（以DNA羟甲基化为例）：

   • 表观遗传调控的关键环节：5hmC不仅仅是DNA甲基化（5mC）的一种氧化产物，它本身也被认为是一种稳定的表观遗传标记，具有独特的生物学功能，与单纯的5mC不同。
   • 去甲基化的中间步骤：5hmC是活性DNA去甲基化过程中的一个关键中间体。TET酶可以进一步将5hmC氧化为5-甲酰胞嘧啶（5fC）和5-羧基胞嘧啶（5caC），这些修饰最终可以被胸腺嘧啶DNA糖基化酶（TDG）等识别并切除，通过碱基切除修复途径替换为未修饰的胞嘧啶，从而实现DNA去甲基化。
   • 基因表达的调控：5hmC在基因组中的分布具有组织特异性和发育阶段特异性。它富集在基因的启动子、增强子以及基因体内，通常与基因的活化转录状态正相关。高水平的5hmC常出现在活跃表达的基因区域以及胚胎干细胞中。
   • 维持基因组稳定性：5hmC可能参与抑制转座子元件活性等过程，有助于维持基因组的完整性。
   • 发育与分化：5hmC的水平在胚胎发育和细胞分化过程中动态变化，对正常的胚胎发育和细胞命运决定至关重要。

3. 检测与意义：

   • 检测5hmC的水平（例如通过特异性抗体、化学标记或测序技术）对于理解基因调控、细胞状态以及疾病发生机制具有重要意义。
   • 疾病关联：研究发现，5hmC在多种疾病中发生异常，尤其是癌症。在许多肿瘤组织中，整体的5hmC水平显著降低，这种降低被认为与肿瘤的发生、发展、侵袭和转移密切相关。因此，5hmC也被视为潜在的癌症诊断生物标志物和治疗靶点。

4. 蛋白质羟甲基化：

   • 组蛋白赖氨酸羟甲基化（如H3K4hm, H3K27hm）是近年来发现的新型组蛋白修饰。其功能仍在深入研究中，但初步证据表明它可能也是一种调控基因转录的活性标记，参与胚胎发育等过程。负责催化组蛋白羟甲基化的酶主要是TET蛋白家族成员（与催化DNA羟甲基化相同）。

羟甲基化是一种重要的生物分子翻译后修饰，尤其在DNA上形成5hmC。它不仅是活性DNA去甲基化的中间步骤，其本身也是一个关键的动态表观遗传标记，在基因表达调控、胚胎发育、细胞分化以及疾病（如癌症）的发生发展中扮演着核心角色。组蛋白羟甲基化则是表观遗传调控网络中一个新兴的研究领域。

网络扩展资料

hydroxymethylation（羟甲基化作用）是指有机化合物中的氢原子被羟甲基（-CH₂OH）取代的化学反应。以下是详细解释：

1. 反应定义与别名
   该反应又称Tollens缩合反应，指甲醛与含有α-氢的醛、酮在碱性条件下缩合，生成含羟甲基的β-不饱和醛或酮。由于甲醛不含α-氢，无法自身缩合，需通过催化与其他化合物反应。

2. 反应条件
   常用催化剂包括氢氧化钙、碳酸钾、碳酸氢钠或三烷基胺等碱性物质。

3. 化学意义
   羟甲基化在有机合成中用于引入羟甲基基团，扩展分子结构。例如，含α-氢的醛（如乙醛）与甲醛反应后，α-碳上会连接羟甲基，形成β-羟基醛类化合物。

4. 相关术语区分

   • 甲基化（methylation）：引入甲基（-CH₃）的过程，与羟甲基化不同。
   • *********化（hydroxyethylation）：引入*********（-CH₂CH₂OH），属于类似反应但基团结构更大。

如需进一步了解反应机理或具体应用，可参考化学合成类文献或专业教材。

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