【摘 要】年龄推断在法医实践中占有重要的地位。分子生物学的巨大进展使得人们借助于生物学标记推断个体年
龄成为可能。作为表观遗传学重要组成部分的dna甲基化，在机体生长、发育、衰老的过程中存在着动态变化过程．通过
检测dna甲基化改变，有望构建与之相关的年龄变化模式，用以推断个体年龄。本文着重介绍dna甲基化水平的改变与
个体年龄的相关性及其在判断个体年龄方面的前景。
【关键词】法医物证；dna甲基化；年龄推断；生物体衰老
【中图分类号】d9l9．2
【文献标识码】a
【文章编号】1007—9297(2006)04—0284—05
当前在法医学实践中，对个体年龄的推断主要是
依据人类学方法测量骨骼、牙齿等一些具有年龄相关
性的检材．并根据相关模型进行计算。分子生物学的
飞速发展，开拓了人们的视野。借助于分子生物学理
论和方法．在细胞水平、分子水平发现一些可能与年
龄相关的遗传学改变，如dna损伤修复能力、端粒的
长度、线粒体片段的缺失、dna甲基化水平、b一半乳糖
苷酶活性以及基因表达谱等。lll dna甲基化是表观遗
传学(epigenetics)的重要组成部分，在维持正常细胞
功能、遗传印记、胚胎发育以及人类肿瘤发生中起着重
要作用．在衰老的过程中某些细胞会发生年龄相关的
变化，121例如某个cpg岛的从头甲基化会关闭一个基
因，使这个基因相关的生理功能丧失：同样。甲基化的
丢失也会激活正常情况下沉默的基因．造成不恰当的
异位表达(ectopic )。必须指出，表观遗传研
究丝毫没有降低遗传学或基因组学的重要性，恰恰相
反，表观遗传学是在以孟德尔式遗传为理论基石的经
典遗传学和分子遗传学母体中孕育的专门研究基因功
能实现的一种特殊机制的遗传学分支学科。认识到表
观基因组在发育、生长和衰老过程中存在着一个动态
变化的过程，以及体细胞的表观基因组有重新编程的
可能性，有助于我们以新的观点来探索衰老的机制，构
建年龄变化的模式。本文就dna甲基化与个体年龄的
相关性及其在判断个体年龄方面的前景进行探讨。
一
、概述
(一)表观遗传学和dna甲基化
遗传学是与表观遗传学(genetic)相对应的概念。
遗传学是指基于基因序列改变所致基因表达水平变
化，如基因突变、基因杂合丢失和微卫星不稳定等；而
表观遗传学则是指基于非基因序列改变所致基因表
达水平变化，如dna甲基化和染色质构象变化等：表
观基因组学(epigenomics)~0是在基因组水平上对表观
遗传学改变的研究。甲基化是最重要的表观遗传修饰
形式。dna甲基化是生物体在dna甲基化转移酶
(dnmts)的作用下，以s一腺苷酰一l一甲硫氨酸(sam)
为甲基供体，将甲基转移到特定碱基上去的过程，
dna甲基化多发生在胞嘧啶，大多在一cpg一序列上。
胞嘧啶由此被修饰为5甲基胞嘧啶(5-methylcytosine．
5-mc)。这种dna修饰方式并没有改变基因序列。但
它调控了基因的表达。
哺乳动物中．cpg序列在基因组中出现的频率仅
有l％，远低于基因组中的其他核苷酸序列。但在基因
组的某些区域中，cpg序列密度很高，可以达均值的5
倍以上，成为鸟嘌呤和胞嘧啶的富集区．形成所谓
cpg岛。通常cpg岛大约含有500多个碱基。在哺乳
动物基因组中约有4万个cpg岛，而且只有cpg岛
的胞嘧啶能够被甲基化，cpg岛通常位于基因的启动
子区或是第一个外显子区 。人类基因组中大小为
100～l 000 bp左右且富含cpg二核苷酸的cpg岛总
是处于未甲基化状态．并且与56％的人类基因组编码
基因相关。人类基因组序列草图分析结果表明，人类
基因组cpg岛约为45 000个．大部分染色体每1 mb
就有5—15个cpg岛。平均值为每mb含lo．5个cpg
岛，cpg岛的数目与基因密度有良好的对应关系。健
康人基因组中．cpg岛中的cpg位点通常是处于非甲
基化状态，而在cpg岛外的cpg位点则通常足甲基化的。这种
甲基化的形式在细胞分裂的过程中能够稳定的保留。阁基因
调控元件(如启动子)所含cpg岛中的5-mc会阻碍
[作者简介]李鑫(1974一)，男，山东淄博人，主检法医师，硕士研究生，主要从事法医遗传学研究。
法律与医学杂志2006年第l3卷(第4期)
转录因子复合体与dna的结合，所以dna甲基化一
般与基因沉默(gene silence)相关联；而去甲基化
(demethylation)往往与一个沉默基因的重新激活(re．
activation)相关联。当机体衰老或呈病理状态，特别是
肿瘤发生时，抑癌基因cpg岛以外的cpg序列非甲
基化程度增加，而cpg岛中的cpg则呈高度甲基化，
以至于染色体螺旋程度增加及抑癌基因表达的丢失。
一般说来，dna的甲基化对维持染色体的结构、x染
色体的失活、基因印记和肿瘤的发生发展都起重要的
作用。【6】
(二)dna甲基化的生物作用及特点
1．dna甲基化与基因表达
dna甲基化在维持正常细胞功能、遗传印记、胚
胎发育过程以及衰老过程中起着极其重要的作用。研
究表明胚胎的正常发育得益于基因组dna适当的甲
基化。例如：缺少任何一种甲基转移酶对小鼠胚胎的
发育都是致死性的。[31此外，等位基因的抑制被印记控
制区(icrs)所调控，该区域在双亲中的一个等位基因
是甲基化的。17]印记基因的异常表达可以引发伴有突
变和表型缺陷的多种人类疾病。甲基化抑制基因转录
主要通过以下机制来实现。
(1)直接抑制。cpg岛甲基化真接干扰tf与调控
区dna 的结合． 例如camp反应元件结合蛋白
(creb)，ap一2，e2f，nfkb等tf不能与相应的dna
位点相结合。但有些tf如sp1，ctf与甲基化和非甲
基化位点都能结合，这表明甲基化单独不足以阻止体
内tf与dna相结合。
(2)间接机制。近年来发现一些甲基化dna结合
蛋白如mdbp1，mdb2以及甲基化cpg结合蛋白如
mecp1，mecp2与甲基化dna特异结合，抑制基因转
录。其介导转录抑制的程度取决于甲基化密度和启动
子的强度。如低密度甲基化可完全抑制一些弱的启动
子，但对强的启动子则收效甚微。
(3)dna甲基化还可通过影响染色体结构来抑制
转录。不仅甲基化启动子区形成的核小体抑制体外起
始转录，而且mecp1与甲基化启动子cpg位点结合
后，可引起染色质聚缩成非活性高级结构，以至于转
录因子不能与其相结合，从而抑制转录。
dna甲基化状态并非固定不变．在许多哺乳动物
组织内，基因组甲基脱氧胞嘧啶水平随老化而下降，
在鲑鱼、小鼠、大鼠、牛与人类的脑、肝脏、大肠粘膜、
心脏和脾脏内发现dna脱甲基化作用。相反，大鼠肺
则不发生脱甲基化，大鼠。肾内甲基脱氧胞苷总含量增
加。这说明甲基化状态随老化而变化，即发生甲基化
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和脱甲基化，但总的说来，最常见的变化似乎是进行
性的脱甲基化。这些变化均可导致随老化而发生的基
因表达变化。
2．dna甲基化与肿瘤的关系
研究表明，dna甲基化在肿瘤的发生、发展中起
重要作用。甲基化状态的改变是引起肿瘤的一个重要
因素，这种变化包括dna甲基化总体水平降低和启
动子等基因表达调控元件附近的cpg岛局部甲基化
水平的异常