DNA甲基转移酶1

DNA（cytosine-5）-甲基转移酶（DNMTs; EC 2.1.1.37 ），例如 DNMT1，维持哺乳动物基因组中甲基化胞嘧啶残基的模式。基因组甲基化模式在配子发生和早期发育过程中被重塑，并在细胞分化过程中发生程序性改变。甲基化模式负责抑制寄生序列元件以及受基因组印记和 X 失活影响的基因的表达状态。正常哺乳动物发育需要忠实地维持甲基化模式，异常的甲基化模式与某些人类肿瘤和发育异常有关（Yoder 等，1996）。

▼ 克隆与表达

贝斯特等人（1988）表明，鼠 Dnmt cDNA 编码 500 个氨基酸的 C 端结构域，该结构域与形成 5-甲基胞嘧啶的细菌 II 型限制性甲基转移酶密切相关。该催化结构域与由Bestor（1990）预测具有调节功能的 1,000 个氨基酸的 N 末端结构域相连。

El-Deiry 等人（1991）克隆了人类 DNA 甲基转移酶基因的一部分。该基因的表达在正常人类细胞中较低，在病毒转化细胞中显着增加，而在人类癌细胞中则升高。增加与结肠肿瘤的进展平行。

日元等人（1992）分离的重叠 cDNA 克隆编码 5,194 bp 的人类 DNMT 转录本。它与从小鼠细胞克隆的 Dnmt cDNA 在核苷酸水平上显示 80% 的同源性，在氨基酸水平上显示 74% 的同一性。

塔克等人（1996）表明公开的 Dnmt 序列编码 N 端截短的蛋白质。当在胚胎干细胞中稳定表达时，这种截短的蛋白质只能以非常低的水平被耐受。然而，使用包含编码能力高达 171 个氨基酸的 ORF 的构建体获得了正常的表达水平，该 ORF 位于先前由Rouleau 等人定义的起始位点上游（1992）。由这些构建体编码的蛋白质在 SDS-PAGE 中与内源性酶共迁移。

孤立地，Yoder 等人（1996）研究了鼠和人 DNMT 基因 5-prime 末端的编码序列的组织，发现 ORF 比以前怀疑的要长。通过体外转录/翻译和通过将表达构建体转染到 COS-7 细胞中来表达完整的 ORF 导致产生与内源蛋白表观质量相同的活性酶，同时从第二个框内 ATG 密码子翻译产生了一种稍小但完全有活性的蛋白质。他们表明，先前描述的启动子元件（Rouleau 等，1992）位于转录起始位点下游 5 kb 以上的内含子中。

DNMT1 酶被认为负责脊椎动物体细胞中发生的大部分维持和从头甲基化活动。几种次要的哺乳动物 DNA（胞嘧啶-5）甲基转移酶已被鉴定和克隆。这些被指定DNMT2（602478），DNMT3A（602769），和DNMT3B（602900）。许等人（1999）报道了偶然发现的 CpG MTase 的第二种主要形式，它在不同的人体组织和细胞系中大量表达。编码此 CpG MTase 的 mRNA 似乎源自初级 DNMT1 转录本的可变剪接，在 DNMT1 蛋白的外显子 4 和 5 之间插入了额外的 16 个氨基酸，由人类 Alu 家族重复序列编码。许等人（1999）发现 48 个核苷酸的外显子序列来自位于内含子 4 中的一组 7 个不同 Alu 重复序列的第一个或最上游的拷贝。该 mRNA 的表达与先前已知的表达的比率，根据半定量逆转录 PCR 分析估计，较短的 DNMT1 mRNA 种类从三分之二到七分之三不等。许等人（1999）建议将最初描述的形式命名为 DNMT1A，并将最近发现的形式命名为 DNMT1B。对黑猩猩细胞的分析表明，在高等灵长类动物中，有 2 种丰富的体细胞 CpG MTase 形式是保守的。

邦菲尔斯等人（2000）孤立鉴定并克隆了 DNMT1B 剪接变体。使用 RNase 保护试验，他们估计与全长 DNMT1 相比，在几种癌细胞系和正常成纤维细胞中 DNMT1B 的表达水平较低；水平范围从人膀胱癌细胞系中的 6% 到乳腺癌细胞系中的 20% 到 30%。蛋白质印迹分析显示 DNMT1B 占总 DNMT1 蛋白的 2% 至 5%，因此是次要的 DNA 甲基转移酶同种型。

使用 5-prime RACE，Mertineit 等人（1998）鉴定了小鼠 Dnmt1 的 2 种剪接变体，一种在粗线期精母细胞中独特表达，另一种在生长前后的卵母细胞中独特表达。与体细胞 Dnmt1 mRNA 相比，这些转录本包含替代的第一外显子。男性性别特异性转录本包含几个小的上游 ORF，Mertineit 等人（1998）发现在雄性减数分裂的延长交叉阶段，它没有被主动翻译并干扰 Dnmt1 的翻译。与体细胞 Dnmt1 相比，雌性性别特异性转录本编码具有 N 端截断的高活性甲基转移酶。睾丸的免疫组织化学分析在精子发育的所有阶段检测到高水平的核 Dnmt1，除了粗线期精母细胞，这与性别特异性转录物的高表达同时发生。生长中的卵母细胞，而非未生长的卵母细胞，显示出强烈的 Dnmt1 核染色和大量的细胞质染色。Dnmt1 定位在生长过程中逐渐变得更多细胞质，在排卵时，所有 Dnmt1 染色都是细胞质的，并与卵母细胞皮质相关。成熟的卵母细胞和早期植入前胚胎也显示出高细胞质 Dnmt1 表达。植入后，Dnmt1 再次成为核。

使用 Northern 印迹分析，Xie 等人（1999）检测到无处不在的 DNMT1 表达，在睾丸中水平最高，其次是胎盘、脾脏、骨髓和外周血白细胞。

罗伯逊等人（1999）在除小肠外的所有成人和胎儿组织中检测到 DNMT1 表达，并且在一些组织中存在几种转录本。在24周胎儿组织中表达最高，在胎肝中表达量极高。半定量 RT-PCR 证实了无处不在的 DNMT1 表达，包括在小肠中。DNMT1、DNMT3A 和 DNMT3B 的表达似乎在大多数组织中共同调节，因为它们经常具有相似的表达模式。

Galetzka 等人使用反向 RNA 斑点印迹分析（2007）发现 DNMT1 和 DNMT3A 表达在人类胎儿睾丸的有丝分裂停滞的精原细胞中在妊娠 21 周左右达到峰值。在胎儿卵巢中，DNMT1 和 DNMT3A mRNA 的上调发生在妊娠 16 周的非常短暂的时期，当时卵母细胞进入减数分裂前期。在男性和女性胎儿性腺中，MBD2（ 603547 ）和 MBD4（ 603574 ）的表达与 DNMT 表达密切相关，这表明 DNMT1、DNMT3A、MBD2 和 MBD4 的伴随上调与男性和女性生殖系的产前再甲基化有关。

▼ 基因结构

在他们的图 1 中，Bigey 等人（2000）表明 DNMT1 基因包含至少 37 个外显子。比吉等人（2000）在 DNMT1 中确定了 4 个转录起始位点簇，他们将其称为 P1 到 P4。主要簇 P1 位于外显子 1 中富含 CG 的区域内。次要簇 P2、P3 和 P4 分别位于外显子 2、3 和 4 中缺乏 CG 的区域内。功能分析表明，每个簇都与孤立的上游启动子和增强子序列相关。P2、P3 和 P4 均与上游 JUN（ 165160 ）增强子相关联。埃尔马里等人（2009）指出 DNMT1 基因包含 40 个外显子。

Mertineit 等（1998）鉴定了小鼠 Dnmt1 基因中的性别特异性第一外显子与体细胞 Dnmt1 使用的第一个外显子的 5-prime。精母细胞特异性外显子外显子 1s 包含一个启动子区域并引入了许多小的上游 ORF。卵巢特异性外显子外显子 1o 导致翻译从外显子 4 的 ATG 开始，并引入小的上游 ORF。

▼ 测绘

El-Deiry 等人（1991）通过分析一组人-仓鼠体细胞杂交 DNA，将 DNMT1 基因定位到 19 号染色体。通过荧光原位杂交，Yen 等人（1992）将人类 DNMT 基因定位到 19p13.3-p13.2。

▼ 生化特征

晶体结构

宋等人（2011）解析了小鼠和人类 DNMT1 的结构，该结构由 CXXC、串联溴相邻同源物（BAH1/2）和与含 DNA 的未甲基化 CpG 位点结合的甲基转移酶结构域组成。CXXC 与未甲基化的 CpG 二核苷酸特异性结合，并将 CXXC-BAH1 接头定位在 DNA 和 DNMT1 的活性位点之间，防止从头甲基化。此外，从 BAH2 突出的环与甲基转移酶的目标识别域（TRD）相互作用，将 TRD 稳定在缩回位置并防止其插入 DNA 大沟。

宋等人（2012）报道了含有中央半甲基化 CpG 位点的生产性共价小鼠 DNMT1（731-1602）-DNA 复合物的晶体结构。甲基胞嘧啶的甲基位于一个浅的疏水凹面内，而目标链上的胞嘧啶环出并共价锚定在催化口袋内。DNA 在半甲基化 CpG 步骤中发生扭曲，来自催化环和识别环的侧链通过两个凹槽插入，以填充与配对链上的双碱基翻转相关的嵌入型腔。宋等人（2012）得出的结论是，结构和生化数据确定了活性机制和自身抑制机制的结合如何确保 DNMT1 介导的维持 DNA 甲基化的高保真度。

▼ 基因功能

塔克等人（1996）指出，以前尝试在用可用的 DNMT cDNA 转染的细胞中表达功能性 DNMT，编码 N 端截短的蛋白质，但没有成功。他们发现，含有完整 N 端序列的 DNMT 蛋白的表达恢复了转染细胞中的甲基化活性。这通过对含有高度去甲基化基因组 DNA 且无法正常分化的 DNMT 突变胚胎干细胞的功能性拯救来证明。当用 DNMT 小基因构建体转染时，基因组 DNA 重新甲基化，细胞重新获得形成畸胎瘤的能力，显示出多种分化的细胞类型。塔克等人的结果（1996）定义了哺乳动物 DNMT 酶的 N 端结构域，该结构域对于体内稳定表达和功能至关重要。

庄等人（1997）分析了在甲基化新复制的 DNA 中调节 DNA（胞嘧啶-5）-甲基转移酶（由它们符号化的 MCMT）活性的因素。他们表明 MCMT 结合增殖细胞核抗原（PCNA; 176740 ），这是 DNA 复制和修复的辅助因子。PCNA 的结合需要 MCMT 的第 163 至 174 位氨基酸，发生在完整细胞中新复制的 DNA 病灶处，并且不会改变 MCMT 活性。他们表明，源自细胞周期调节剂 p21（WAF1）（CDKN1A; 116899 ）的肽可以破坏 MCMT-PCNA 相互作用，这向Chuang 等人提出了建议（1997）p21（WAF1）可以通过阻止 MCMT 进入 PCNA 来调节甲基化。MCMT 和 p21（WAF1）可能在调节通路中相关联，因为它们的表达程度在 SV40 转化细胞和非转化细胞中呈负相关。

邦菲尔斯等人（2000）纯化了全长 DNMT1 和 DNMT1B 剪接变体，它们在昆虫细胞中作为重组蛋白表达，并比较了它们的胞嘧啶-5 DNA 甲基转移酶活性。两种蛋白质对于半甲基化和非甲基化 DNA 以及辅因子 S-腺苷-L-甲硫氨酸具有相似的 Michaelis 常数。动力学也类似于为鼠 Dnmt1 酶确定的动力学。

朗特里等人（2000）表明 DNMT1 可以建立由 DNMT1、组蛋白脱乙酰酶 HDAC2（ 605164 ）和 DMAP1（ 605077 ）组成的抑制性转录复合物。DNMT1 的非催化氨基末端与 HDAC2 和 DMAP1 结合，可以介导转录抑制。DMAP1 通过在整个 S 期与 DNMT1 的远 N 末端相互作用而靶向复制灶，而 HDAC2 仅在 S 期后期加入 DNMT1 和 DMAP1，为组蛋白在复制后如何在异染色质中脱乙酰化提供了平台。因此，DNMT1 不仅维持 DNA 甲基化，而且还可以在 DNA 复制过程中以可遗传的方式直接靶向基因组的转录抑制染色质。

DNMT1 负责哺乳动物的胞嘧啶甲基化，并在基因沉默中起作用。DNA 甲基化部分地通过募集甲基 CpG 结合蛋白 MECP2（ 300005 ）来抑制基因，后者又募集组蛋白脱乙酰酶活性。福克斯等人（2000）表明 DNMT1 本身与体内组蛋白脱乙酰酶活性有关。与这种关联一致，他们发现一种已知的组蛋白去乙酰化酶 HDAC1（ 601241），具有结合 Dnmt1 的能力，并可以从核提取物中纯化甲基转移酶活性。他们在 DNMT1 中发现了一个转录抑制结构域，它至少部分地通过募集组蛋白脱乙酰酶活性发挥作用，并且与三胸相关蛋白 HRX（也称为 MLL 和 ALL1；159555）的抑制结构域具有同源性。观察结果表明 DNA 甲基化和组蛋白去乙酰化之间的联系比以前认为的更直接。福克斯等人（2000）提出由 DNMT1 介导的 DNA 甲基化过程可能依赖于或通过组蛋白脱乙酰酶活性产生改变的染色质状态。

CpG 岛的甲基化与转录沉默和富含低乙酰化组蛋白的抗核酸酶染色质结构的形成有关。甲基-CpG 结合蛋白，如 MeCP2，通过招募组蛋白去乙酰化酶，在甲基化 DNA 和低乙酰化组蛋白之间建立联系。罗伯逊等人（2000）研究了建立甲基化模式的机制。他们研究了 DNA 甲基化是否总是抑制性染色质组装的原因，或者转录沉默染色质的特征是否可能靶向甲基转移酶。哺乳动物 DNA 甲基转移酶在体外显示出很少的序列特异性，但甲基化可以在体内靶向染色体内的重复元件、着丝粒和印迹基因座。这种靶向在肿瘤细胞中经常被破坏，导致与 CpG 岛相关的肿瘤抑制基因的不适当沉默。罗伯逊等人（2000）表明主要的哺乳动物 DNA 甲基转移酶 DNMT1 与 RB1（ 614041 ）、E2F1（ 189971 ）共纯化）和 HDAC1，并且 DNMT1 与 RB1 合作抑制含有 E2F 结合位点的启动子的转录。这些结果建立了 DNA 甲基化、组蛋白去乙酰化酶和序列特异性 DNA 结合活性以及几乎在所有癌细胞中都被破坏的生长调节途径之间的联系。

DNMT1 缺乏甲基-CpG 结合域，这引发了关于它如何被招募到半甲基化 DNA 以及它如何在细胞分裂过程中复制甲基化模式的问题。通过在人胚胎肾细胞中表达啮齿动物 cDNA，Kimura 和 Shiota（2003）表明 Dnmt1 直接与 Mecp2 相互作用。Dnmt1 与 HDACs 以及 Mecp2 形成复合物，但与 Mecp2 相互作用的 Dnmt1 不结合 Hdac1。Mecp2 可以与半甲基化和完全甲基化的 DNA 形成复合物。免疫沉淀的 Mecp2 复合物对半甲基化 DNA 显示 DNA 甲基转移酶活性。Kimura 和 Shiota（2003）得出结论，DNMT1 与 MECP2 结合以在细胞分裂期间进行维持甲基化。

李等人（2000）通过靶向 HCT116 人结肠直肠癌细胞中外显子 3、4 和 5 的同源重组破坏了 DNMT1 基因。缺乏 DNMT1 的细胞表现出细胞 DNA 甲基转移酶活性显着降低，但整体基因组甲基化仅降低 20%。尽管近着丝粒卫星变得显着去甲基化，但Rhee 等人发现的大多数基因座都没有（2000）分析，包括肿瘤抑制基因 p16（INK4A），保持完全甲基化和沉默。这些结果表明 DNMT1 在人类细胞中具有出人意料的区域特异性，除 DNMT1 之外的甲基化活性可以维持大部分基因组的甲基化。

李等人（2002）在 HCT116 细胞中破坏了人类 DNMT3B 基因（ 602900 ）。这种缺失使整体 DNA 甲基化减少了不到 3%。然而，DNMT1 和 DNMT3B 的遗传破坏几乎消除了甲基转移酶活性，并将基因组 DNA 甲基化降低了 95% 以上。这些显着的变化导致重复序列的去甲基化、胰岛素样生长因子 II 印迹的丧失、肿瘤抑制基因 p16（INK4）的沉默和生长抑制。李等人（2002）得出结论，DNMT1 和 DNMT3B 协同维持人类癌细胞中的 DNA 甲基化和基因沉默，并且这种甲基化对于最佳肿瘤增殖至关重要。

帕兹等人（2003）在 HCT116 细胞中寻找高甲基化的 CpG 岛，其中 DNMT1 和 DNMT3B 都已被基因破坏（DKO 细胞）。作者发现 DKO 细胞，而不是单个 DNMT1 或 DNMT3B 敲除，大量丢失了诱导连续基因重新激活的高甲基化 CpG 岛。大量这些 CpG 岛相关基因在肿瘤发生中具有潜在的重要作用。对于在转化中的作用未表征的其他基因，将它们重新引入 DKO 细胞会抑制集落形成。

具有 DNMT1 外显子 3 至 5 纯合缺失的 HCT116 细胞（MT1KO 细胞）显示全球基因组甲基化水平仅降低 20%，并且在 CpG 岛上几乎没有甲基化丢失（Rhee 等，2000）。斯帕达等人（2007）发现 DNMT1 基因的外显子 2 和 7 之间的选择性剪接绕过了 MT1KO 细胞中的敲除框，导致突变 DNMT1 蛋白的表达，该蛋白缺乏 PCNA 结合域，但没有甲基转移酶域。蛋白质印迹分析检测到表观分子量为 160 kD 的突变 DNMT1 蛋白，而不是野生型 180 kD。基于机制的陷阱分析表明，这种截断的 DNMT1 蛋白在体内仅显示 2 倍降低的复制后 DNA 甲基化维持活性。通过 RNA 干扰在 MT1KO 细胞中敲除这种截短的 DNMT1 导致全球基因组低甲基化和细胞死亡。斯帕达等人（2007）得出的结论是 DNMT1 对于维持 DNA 甲基化是必不可少的，并且 DNMT1 与复制机制的相互作用对于维持 DNA 甲基化并不是绝对必要的，但可以提高其效率。

使用在昆虫细胞和 COS-7 细胞中表达的重组蛋白的共免疫沉淀，Kim 等人（2002）确定了 DNMT1、DNMT3A 和 DNMT3B 之间的相互作用。通过突变分析，他们将相互作用域定位到蛋白质的 N 末端。免疫细胞化学染色显示荧光标记蛋白的大部分核共定位，除了 DNMT3A，DNMT3A 要么只存在于细胞质中，要么同时存在于细胞质和细胞核中。DNMT1 和 DNMT3A 和/或 DNMT3B 的体内共表达导致甲基化在基因组中扩散，表明它们之间存在合作。

CpG 岛甲基化引起的转录沉默是癌症中肿瘤抑制基因抑制的普遍机制。罗伯特等人（2003）使用 DNA 甲基转移酶的遗传（反义和 siRNA）和药理学（5-aza-2-prime-deoxycytidine）抑制剂的组合来研究几种 DNMT 同种型对癌细胞甲基化的贡献。使用反义或 siRNA 选择性消耗 DNMT1 导致细胞维持甲基转移酶活性降低、全局和基因特异性 T 甲基化以及肿瘤抑制基因在人类癌细胞中的重新表达。DNMT1 而非 DNMT3A 和 DNMT3B 的特异性缺失显着增强了 5-aza-2-prime-deoxycytodine 重新激活沉默的肿瘤抑制基因的能力，表明抑制 DNMT1 功能是该药物重新激活基因的主要手段。

陈等人（2007）检查了 DNMT1 在人类癌细胞中的作用。使用同源重组，他们在 HCT116 细胞中生成了 DNMT1 条件等位基因，其中几个编码催化域的外显子两侧是 loxP 位点。Cre 重组酶介导的该等位基因的破坏导致基因组中大约 20% 的 CpG-CpG 双联体发生半甲基化，同时激活 G2/M 检查点，导致细胞周期的 G2 期停滞。尽管细胞逐渐摆脱这种停滞，但它们表现出严重的有丝分裂缺陷，并在有丝分裂期间或在四倍体 G1 状态停滞后经历细胞死亡。结果表明，DNMT1 是人类癌细胞中 DNA 甲基化模式的忠实维持所必需的，并且对其增殖和存活至关重要。

吉多蒂等人（2000）发现精神分裂症死后大脑中 GABA 能皮质中间神经元中颤蛋白（ 600514 ）和谷氨酸脱羧酶-1（GAD1; 605363 ） mRNA 的下调，表明精神分裂症皮质中 GABA 和颤蛋白的可用性降低。Veldic 等人使用 DNMT1 mRNA 的原位杂交（2004）表明该 mRNA 的表达在皮质 GABA 能中间神经元中增加，但在精神分裂症大脑的锥体神经元中没有增加。这些发现与精神分裂症患者端脑 GABA 能中间神经元中 DNMT1 表达的增加导致颤蛋白和 GAD67 以及这些中间神经元中表达的其他基因的启动子高甲基化的假设一致。很难确定这种在精神分裂症中检测到的 GABA 能神经元功能障碍是导致该疾病的原因还是该疾病的结果。尽管他们无法区分这两种选择，但重要的是要考虑到当时皮质 GABA 能神经元的分子病理学是与精神分裂症发病率相关的最一致的发现。

维尔迪奇等人（2005）发现 19 名精神分裂症患者和 14 名患有精神病的双相情感障碍患者与 5 名没有精神病的双相情感障碍患者和 26 名非精神病患者相比，在 Broca 9 区的 DNMT1 mRNA 阳性 GABA 能中间神经元水平增加。效果是特定于层的，仅在 I、II 和 IV 层中注意到两组之间的显着差异。DNMT1 mRNA 的增加与 GAD67 mRNA 阳性神经元的显着减少有关。DNMT1 表达的增加与死后间隔、抗精神病药物或吸烟无关；然而，一部分接受抗精神病药物和丙戊酸盐联合治疗的患者显示 DNMT1 表达没有增加，丙戊酸盐可抑制组蛋白脱乙酰酶并影响 DNA 甲基化。

郭等人（2004）利用 Bloom 综合征蛋白（Blm; 604610 ）缺陷胚胎干细胞中的高有丝分裂重组率，从可逆基因陷阱逆转录病毒诱导的杂合突变中生成全基因组纯合突变细胞文库。郭等人（2004）筛选了该文库中存在 DNA 错配修复（MMR）缺陷的细胞，MMR 是一种检测和修复碱基错配的系统。他们证明了在已知和新型错配修复基因中具有纯合突变的细胞的恢复。郭等人（2004）将 DNMT1 鉴定为一种新的 MMR 基因，并证实 Dnmt1 缺陷的胚胎干细胞表现出微卫星不稳定性，为 DNMT1 在癌症中的作用提供了机械解释。

基因组在胚胎发生过程中经历了多轮甲基化和去甲基化，但逆转录转座子脑池内 A 型颗粒（IAP）的甲基化被维持以保持其沉默。高德等人（2004）发现较短的卵母细胞特异性 Dnmt1 同种型在卵裂期小鼠胚胎中维持 IAP 甲基化。在雄性配子和体细胞中发现的更长的同种型在植入后保持 IAP 甲基化。

为了阐明 DAXX（ 603186 ）在 IFNA（ 147660 ）/IFNB（ 147640 ）介导的 B 细胞发育和凋亡抑制中的作用，Muromoto 等人（2004）使用酵母 2-杂交筛选并将 DMAP1 鉴定为 DAXX 相互作用蛋白。DAXX 突变体的免疫沉淀和蛋白质印迹分析表明 DAXX 的 N 末端与 DMAP 的 C 末端相互作用。免疫印迹分析和共聚焦显微镜表明 DAXX-DMAP 复合物与细胞核中的 DNMT1 相互作用。DAXX 或 DMAP1 的瞬时表达导致对糖皮质激素受体（ GCCR；138040 ）介导的转录的抑制。室本等人（2004）得出结论，DAXX 和 DNMT1 之间的连接在细胞核中形成了有效的转录抑制复合物。

埃斯蒂夫等人（2005）发现 DNMT1 结合 p53（ 191170 ）和共定位于人结肠癌细胞系细胞核中的 2 种蛋白质。DNMT1 和 p53 在内源性存活蛋白（BIRC5; 603352 ）的甲基化和抑制中协同作用，这是一种在启动子区域包含 p53 结合位点的靶基因。

由于其启动子的 DNA 甲基化，T 细胞淋巴瘤失去了 SHP1（PTPN6; 176883 ）的表达。张等人（2005）证明恶性 T 细胞表达 DNMT1，并且 STAT3（ 102582 ）可以在体外结合 SHP1 启动子中的位点。STAT3、DNMT1 和 HDAC1 形成复合物并在体内与 SHP1 启动子结合。反义 DNMT1 和 STAT3 siRNA 诱导恶性 T 细胞中的 DNA 去甲基化和 SHP1 的表达。张等人（2005）得出结论，STAT3 可能通过与 DNMT1 和 HDAC1 合作诱导 SHP1 的表观遗传沉默来转化细胞。

维尔等人（2006）表明多梳组（PcG）和 DNA 甲基转移酶系统的沉默途径是机械连接的。他们发现 PcG 蛋白 EZH2（ 601573 ）在 Polycomb 抑制复合物 2 和 3（PRC2/3）的背景下与 DNA 甲基转移酶 DNMT1、DNMT3A（ 602769 ）和 DNMT3B相互作用，并与 DNMT 体内活性相关联. 染色质免疫沉淀表明 DNMT 与几个 EZH2 抑制基因的结合取决于 EZH2 的存在。此外，Vire 等人（2006）通过亚硫酸氢盐基因组测序表明 EZH2 是 EZH2 靶启动子的 DNA 甲基化所必需的。维尔等人（2006）得出的结论是 EZH2 作为 DNA 甲基转移酶的募集平台，从而突出了 2 个关键的表观遗传抑制系统之间以前未被认识的直接联系。

斯莫伍德等人（2007）证明 DNMT1 可以与人结肠癌细胞系中的HP1-α（CBX5；604478）、HP1-β（CBX1；604511）和 HP1-γ（CBX3；604477）相互作用，从而刺激 DNMT1 甲基转移酶活动。HP1 蛋白足以在体内靶向 DNMT1 活性，并且依赖 HP1 的镇压需要 DNMT1。斯莫伍德等人（2007）证明 HP1-α 和 HP1-β 以 DNMT1 依赖性方式被募集到存活蛋白启动子。他们得出结论，HP1 蛋白和 DNMT1 之间的直接相互作用介导了常染色质基因的沉默。

加津等人（2007）在 Kras（ 190070 ）转化的 NIH 3T3 细胞中进行了全基因组 RNA 干扰（RNAi）筛选，并确定了 Ras 介导的促凋亡 Fas 基因表观遗传沉默所需的 28 个基因（TNFRSF6；134637）。这些 Ras 表观遗传沉默效应子（RESE）中的至少 9 个，包括 DNA 甲基转移酶 Dnmt1，与 Kras 转化的 NIH 3T3 细胞中的 Fas 启动子的特定区域直接相关，但在未转化的 NIH 3T3 细胞中则不相关。RNAi 介导的对 28 个 RESE 中的任何一个的敲低导致未能将 Dnmt1 募集到 Fas 启动子、Fas 启动子高甲基化的丧失和 Fas 表达的去抑制。对其他 5 个表观遗传抑制基因的分析表明，Ras 通过一个主要的共同途径引导多个无关基因的沉默。最后，Gazin 等人（2007）表明，Kras 转化的 NIH 3T3 细胞的锚定非依赖性生长和致瘤性需要 9 个 RESE；这 9 个基因以前并未涉及 Ras 的转化。加津等人（2007）得出结论，RAS 介导的表观遗传沉默是通过一个特定的、复杂的途径发生的，该途径涉及维持完全转化的表型所需的成分。

博斯蒂克等人（2007）表明蛋白质 UHRF1（ 607990 ），在小鼠中也称为 NP95，在人类中称为 ICBP90，是维持 DNA 甲基化所必需的。UHRF1 在整个 S 期与维持 DNA 甲基转移酶蛋白 DNMT1 共定位。UHRF1 似乎通过与 DNMT1 的直接相互作用将 DNMT1 束缚在染色质上。此外，UHRF1 包含一个甲基 DNA 结合域，即 SRA（SET 和 RING 相关）域，它显示出与半甲基化 CG 位点（DNMT1 的生理底物）的强优先结合。博斯蒂克等人（2007）得出结论，UHRF1 可能有助于将 DNMT1 募集到半甲基化 DNA，以促进 DNA 甲基化的忠实维持。

谢里夫等人（2007）证明小鼠 Np95 对复制异染色质的定位取决于半甲基化 DNA 的存在。Np95 与 Dnmt1 形成复合物并介导 Dnmt1 加载到复制异色区域。通过使用 Np95 缺陷的胚胎干细胞和胚胎，Sharif 等人（2007）表明 Np95 在体内对于维持全局和局部 DNA 甲基化以及抑制逆转录转座子和印迹基因的转录是必不可少的。谢里夫等人（2007）得出的结论是，半甲基化 DNA、Np95 和 Dnmt1 之间的联系因此建立了 DNA 甲基化表观遗传机制的关键步骤。

使用 ELISA，Balada 等人（2008）确定系统性红斑狼疮（SLE; 152700 ）患者的纯化 CD4（ 186940 ）阳性 T 细胞的 DNA 脱氧甲基胞嘧啶含量低于对照组。RT-PCR 分析未检测到 SLE 患者和对照组之间 DNMT1、DNMT3A 或 DNMT3B 转录水平的差异。然而，低补体计数与淋巴细胞减少、高滴度抗双链 DNA 或高 SLE 疾病活动指数的同时关联导致至少 1 个 DNMT 增加。巴拉达等人（2008）提出活动性 SLE 和 DNA 低甲基化患者的 DNMT mRNA 水平增加。

王等人（2009）证明 LSD1（ 609132 ）是小鼠胚胎发生过程中原肠胚形成所必需的。值得注意的是，在胚胎干细胞中靶向缺失编码 LSD1 的基因会导致 DNA 甲基化的逐渐丧失。由于 Dnmt1 稳定性降低，这种损失与 DNA 甲基转移酶-1 蛋白的减少有关。Dnmt1 蛋白在体内被甲基化，在没有 LSD1 的情况下其甲基化增强。此外，Dnmt1 可以被 Set7/9（也称为KMT7，606594）甲基化，并在体外被 LSD1 去甲基化。王等人（2009）得出结论，LSD1 去甲基化并稳定 Dnmt1，从而在组蛋白和 DNA 甲基化系统之间提供了以前未知的机制联系。

森等人（2010）表明 DNMT1 对表皮祖细胞功能至关重要。发现 DNMT1 蛋白在未分化细胞中富集，在这些细胞中，它是保持增殖耐力和抑制分化所必需的。在组织中，DNMT1 耗竭导致退出祖细胞区室、过早分化和最终组织损失。全基因组分析表明，很大一部分表皮分化基因启动子在自我更新条件下被甲基化，但随后在分化过程中去甲基化。此外，UHRF1 是将 DNMT1 靶向半甲基化 DNA 的 DNA 甲基化机制的一个组成部分，也是抑制过早分化和维持增殖所必需的。相比之下，Gadd45A（ 126335 ）和 B（604948 ），促进活性 DNA 去甲基化，是完全表皮分化基因诱导所必需的。森等人（2010）得出的结论是，参与 DNA 甲基化模式动态调节的蛋白质是哺乳动物体细胞组织中祖细胞维持和自我更新所必需的。

迪鲁西奥等（2013）提供的数据证明主动转录调节基因组甲基化水平。他们鉴定了一种源自 CEBPA（ 116897 ）基因位点的新型核非多腺苷酸化非编码 RNA（ncRNA），它对调节局部 DNA 甲基化谱至关重要。他们将这种 ncRNA 称为“编码 CEBPA”（ecCEBPA），因为它包含了同义方向的整个 mRNA 序列。ecCEBPA 与 DNMT1 结合并阻止 CEBPA 基因位点甲基化。与 DNMT1 相关的转录本的深度测序结合基因组规模的甲基化和表达谱，将这一发现的普遍性扩展到众多基因位点。迪鲁西奥等（2013）得出的结论是，这些结果描绘了 DNMT1-RNA 相互作用的性质，并提出了人类疾病治疗靶点基因选择性去甲基化的策略。

西山等人（2013）表明 UHRF1（ 607990 ）依赖性组蛋白 H3 泛素化在维持 DNA 甲基化中具有先决条件。Nishiyama 等人使用非洲爪蟾卵提取物（2013）在体外成功复制了维持 DNA 甲基化。DNMT1 耗竭导致组蛋白 H3 在赖氨酸 23 处 UHRF1 依赖性泛素化的显着积累。DNMT1 优先通过先前确定为复制焦点靶向序列的区域在体外与泛素化 H3 相关联。UHRF1 的无名指突变体未能将 DNMT1 募集到 DNA 复制位点并在哺乳动物培养细胞中维持 DNA 甲基化。西山等人（2013）得出的结论是，他们的发现代表了 DNA 甲基化和 DNA 复制通过组蛋白 H3 泛素化之间的机制联系的第一个证据。

李等人（2018）证明小鼠卵母细胞中 Stella（DPPA3; 608408 ）的缺失导致 DNA 甲基化调节因子 UHRF1 的异位核积累，从而导致维持 DNA 甲基转移酶 DNMT1 在细胞核中的错误定位。遗传分析证实了 UHRF1 和 DNMT1 在 Stella 缺陷卵母细胞中产生异常 DNA 甲基化组中的主要作用。李等人（2018）得出的结论是，Stella 因此通过防止由 DNMT1 和 UHRF1 介导的异常 DNA 甲基化来保护独特的卵母细胞表观基因组。

通过参与去甲基化的 Tet1（ 607790 ）、Tet2（ 612839 ）和 Tet3（ 613555 ）以及从头 DNA 甲基转移酶 Dnmt3a 和 Dnmt3b 的五重敲除（PKO），Wang 等人（2020）发现 DNA 甲基化对于小鼠胚胎干细胞（mESCs）的自我更新和多能性是可有可无的。进一步的分析表明，在PKO mESCs的甲基化物通过DNMT1保持与由Dnmt3c残余从头甲基转移酶活性（见602900）。PKO mESCs 能够在向神经元分化过程中遗传 DNA 甲基化组，但它们表现出严重的分化缺陷，因为它们在单个位点失去了甲基化的调节可塑性。此外，由于 Dnmt1 的维持活性和从头活性不精确，在克隆扩增期间，仅 Dnmt1 细胞（也缺乏 Dnmt3c 的 PKO 细胞）的克隆群体产生了异质甲基化组或自发表观突变。随着时间的推移，自发的表观突变被校正为与邻域 DNA 甲基化密度一致的预期状态，作者将这一过程称为邻域引导校正。王等人（2020）注意到产生自发表观突变的相同因素也通过这种邻居引导的校正机制在维持强大的甲基化组方面发挥了关键作用。

Bestor（2000）综述了哺乳动物 DNA 甲基转移酶，包括 Dnmt1 的结构和功能及其性别特异性启动子和外显子。

贝林（1997）对与印记和癌症相关的 DNA 甲基化进行了总体审查。DNA 甲基化在果蝇、秀丽隐杆线虫和酵母中不存在，但随着脊椎动物基因组变得更加复杂而出现。同时，在进化过程中，CpG 二核苷酸（DNA 甲基化的主要位点）通过脱氨基过程将甲基化胞嘧啶转化为胸苷而被选择性消耗。人类基因组只有 10% 的 CpG 预期频率，其中 70% 到 80% 是甲基化的。然而，仍有一小部分 DNA（1% 到 2%）未被 CpG 耗尽，被称为 CpG 岛。它们受到严格的甲基化保护，并且与几乎一半或大约 40,000 个人类基因的转录起始位点相关。DNA 甲基化模式与基因表达模式密切相关。高度甲基化的 DNA 通常与抑制转录的染色质组织有关。相比之下，大多数基因的未甲基化 CpG 岛与高度转录的 DNA 的典型染色质相关。选定的 CpG 岛被高度甲基化。这些区域具有典型的非转录 DNA 的染色质构象，代表单等位基因表达或“印记”基因的沉默等位基因，以及女性转录失活的 X 染色体上的大多数基因。由于小鼠和胚胎中 MCMT 基因的纯合缺失，死亡发生在胚胎发生的早期。癌细胞显示出改变的 DNA 甲基化模式。总体 DNA 甲基化通常会降低；这种变化可能会导致基因组不稳定。在这些相同的肿瘤中，关键基因启动子区域中正常未甲基化的 CpG 岛可以变得密集甲基化，相关的转录沉默是编码区突变的表观遗传替代，导致肿瘤抑制基因功能的丧失。经审查Baylin（1997）发现，几乎一半的抑制基因是肿瘤遗传形式的基础，包括 VHL（ 608537 ）和 p16（CDKN2A; 600160 ），当在生殖系中发生突变时，在非遗传性癌症中表现出 CpG 岛高甲基化。

▼ 分子遗传学

遗传性感觉神经病 IE

通过连锁分析和外显子组测序，Klein 等人（2011）在 4 个常染色体显性遗传的遗传性感觉神经病类型 IE（HSN1E; 614116 ）的 DNMT1 基因（ 126375.0001和126375.0002 ）中发现了 2 个不同的杂合突变）。E.coli 和 HeLa 细胞的体外功能表达研究表明，突变影响 DNMT1 的正确折叠，导致 G2 细胞周期阶段过早降解、甲基转移酶活性降低和异染色质结合受损，导致整体低甲基化和位点特异性超甲基化。这些变化表明表观遗传失调。结果提供了 DNMT1 缺陷与影响中枢和外周神经系统的神经退行性疾病之间的直接联系，并表明 DNMT1 参与了神经元存活动态调节的精确机制。

克莱因等人（2013）在 2 个与 HSN1E 无关的家族的受影响成员中鉴定了 2 个不同的杂合突变，这些突变影响 DNMT1 基因的外显子 20 中的相同密码子（Y495C，126375.0001和 Y495H，126375.0006）。DNMT1 突变对与听力损失和痴呆相关的周围神经病变的表型具有特异性，因为在 48 名没有听力损失或痴呆的感觉神经病患者或 5 个家族性额颞叶痴呆患者中未发现突变。在 364 名迟发性阿尔茨海默病患者中也未发现 DNMT1 基因的外显子 20 和 21 中的突变，因此可能排除了该基因在与染色体 19p13.2 相关的 AD 中的作用（AD9；608907）。

小脑性共济失调、耳聋和发作性睡病

在患有常染色体显性遗传小脑性共济失调、耳聋和发作性睡病（ADCADN; 604121 ）的 4 个家族的受影响成员中，Winkelmann 等人（2012）在 DNMT1 基因的外显子 21（ 126375.0003 - 126375.0005 ）中鉴定了 3 个不同的杂合突变。第一个突变是通过外显子组测序确定的。该障碍的特征在于成人发作的进行性小脑共济失调、发作性睡病/猝倒、感音神经性耳聋和痴呆。更多可变特征包括视神经萎缩、感觉神经病变、精神病和抑郁症。温克尔曼等人（2012）推测 DNMT1 突变可能导致特定神经元细胞的异常基因表达或沉默。作者还指出，DNMT1 在免疫细胞中表达，这可能在发作性睡病中起作用。

HSN1E 和 ADCADN 患者的 DNMT1 变异功能

马雷斯卡等人（2020）评估了 DNMT1 突变对来自 6 名先前报告的患者的成纤维细胞的影响，其中 4 名患有 ADCADN（A570V，126375.0004；E575K；G605A，126375.0005；V606F，126375.000。）和 2 个使用 HSN1E（P507R 和 K521del）。预测所有 6 个突变都会影响蛋白质的 3D 结构。大肠杆菌中突变体的表达研究表明，与野生型相比，ADCADN 患者的突变蛋白中的 DNMT1 酶活性降低，并且 HSN1E 患者的突变蛋白中的酶活性较低，导致无法检测到蛋白质。患者成纤维细胞的线粒体功能研究表明，除 E575K 和 K521del 外，所有突变体的氧化代谢显着增加，细胞 ATP 水平普遍降低，这可能是由于 ATP 消耗途径增加。成纤维细胞的代谢组学分析显示嘌呤、谷氨酸和精氨酸/尿素循环途径发生改变。

▼ 动物模型

李等人（1992）在胚胎干（ES）细胞中使用基因靶向来突变鼠 DNA 甲基转移酶基因。通过连续靶向两个野生型等位基因产生纯合突变的 ES 细胞系；突变细胞是有活力的，在生长速度或形态方面没有表现出明显的异常，并且只有痕量的 DNA 甲基转移酶活性。当被引入小鼠的生殖系时，发现该突变会导致隐性致死表型。纯合胚胎发育不良，发育延迟，并且无法在妊娠中期后存活。纯合胚胎的 DNA 显示出与纯合 ES 细胞相似的 5-甲基胞嘧啶水平的降低。

果蝇中不存在内源性甲基化有助于检测实验诱导的甲基化变化。莱科等人（1999）在转基因黑腹果蝇中表达 Dnmt1 和 Dnmt3a。在该系统中，Dnmt3a 作为一种从头甲基转移酶起作用，而 Dnmt1 没有可检测的从头甲基化活性。当共表达时，Dnmt1 和 Dnmt3a 合作建立和维持甲基化模式。基因组 DNA 甲基化损害了转基因果蝇的生存能力，表明胞嘧啶甲基化对果蝇发育具有功能性影响。Dnmt3a 而非 Dnmt1 的表达导致果蝇发育缺陷，大多数在蛹期死亡。Dnmt3a 在果蝇眼中的组织特异性表达导致眼睛变小或缺失。

哺乳动物体细胞中基因组甲基化模式的维持取决于 Dnmt1。小鼠卵母细胞和植入前胚胎缺乏 Dnmt1，但表达一种称为 Dnmt1o 的变体。豪厄尔等人（2001）通过从 Dnmt1 基因座中删除卵母细胞特异性启动子和第一个外显子来消除 Dnmt1o。纯合动物是正常的，但大多数纯合雌性的杂合胎儿在妊娠的最后三分之一期间死亡。尽管基因组甲基化模式通常在 Dnmt1o 缺陷的卵母细胞中建立，但源自此类卵母细胞的胚胎在某些印迹基因座显示等位基因特异性表达和甲基化的丢失。Dnmt1o 在 8 细胞胚胎中的瞬时核定位表明 Dnmt1 的这种变体在第四个胚胎 S 期期间特别在印迹基因座提供维持甲基转移酶活性。

在 T 细胞发育的连续阶段，在小鼠中使用 Cre/loxP 介导的 Dnmt1 缺失，Lee 等人（2001）表明早期双阴性胸腺细胞的失活导致 T 细胞受体（TCR） α（见186880）/β（见186930）阳性细胞的存活受损和非典型 CD8（见186910）阳性细胞的产生TCR γ（见186970）/δ（见186810）阳性细胞。在双阳性胸腺细胞阶段，缺失反而会损害活化诱导的增殖并导致幼稚外周 T 细胞中细胞因子 mRNA 表达的差异增强。李等人（2001）将细胞因子表达的增加主要归因于某些细胞因子基因的顺式去甲基化。

为了研究 DNA 错配修复和 DNA 甲基化之间的相互作用，Trinh 等人（2002）将 Dnmt1 突变引入缺乏错配修复蛋白 Mlh1 的小鼠品系（ 120436 ）。仅携带亚形 Dnmt1 突变的小鼠表现出 Dnmt1 RNA 表达减少和 DNA 低甲基化，但它们发育正常。当与纯合 Mlh1 缺失小鼠杂交时，它们不太可能患上通常在错配修复缺陷背景下出现的肠癌。然而，与它们的 Dnmt1 野生型同窝小鼠相比，这些相同的小鼠更早且发生侵袭性 T 细胞和 B 细胞淋巴瘤的频率要高得多。

Biniszkiewicz 等人使用野生型和突变型小鼠胚胎干细胞（2002）研究了几个印记基因对 Dnmt1 过表达的内在易感性。Igf2（ 147470 ）和 H19（ 103280 ）的非甲基化印记区域）在低 Dnmt1 水平下对甲基化具有抗性，但当 Dnmt1 从 BAC 转基因中过表达时，它变得完全甲基化。甲基化导致野生型和 Dnmt1 敲除细胞中沉默 Igf2 等位基因的激活，导致双等位基因 Igf2 表达。相比之下，当 Dnmt1 过表达时，其他几个印记基因完全抵抗从头甲基化。在二倍体或四倍体小鼠囊胚中注射过表达 Dnmt1 的胚胎干细胞导致胚胎致死，这类似于 Dnmt1 缺陷引起的胚胎致死。

高德等人（2003）产生了携带亚型 Dnmt1 等位基因的小鼠，这将 Dnmt1 表达降低到野生型水平的 10%，并导致所有组织中大量的全基因组低甲基化。突变小鼠在 1 个等位基因上携带亚形突变，在另一个等位基因上完全敲除，在出生时被淘汰，在 4 到 8 个月大时发展出侵袭性 T 细胞淋巴瘤，显示出高频率的 15 号染色体三体性。高德等人（2003）得出结论，DNA 低甲基化在肿瘤形成中起因果作用，可能是通过促进染色体不稳定性。然而，杨等人（2003）认为Gaudet 等人（2003）在他们的小鼠中使用了极端模型，并得出了关于低甲基化剂对患者癌症治疗的影响的过度负面结论。杨等人（2003）发现 19 种结肠癌的结肠癌细胞相对于正常结肠黏膜的低甲基化相对较少，并且没有发现 5-aza-2-prime-deoxycytidine（5-aza-cD）治疗的长期或短期不良影响） 53 名在开始治疗后存活 6 个月或更长时间的白血病患者。伊甸园等（2003）反驳说，癌症患者短期治疗的副作用可能无关紧要，但旨在防止一种组织发生癌症的长期预防性治疗可能会产生有害的副作用，即促进其他组织的肿瘤发生。

Miller 和 Sweatt（2007）发现，在成年大鼠的学习和记忆巩固过程中，由 DNMT 介导的 DNA 甲基化受到动态调节。与仅上下文的动物相比，暴露于关联上下文加休克的动物在海马区 CA1 中显示出增加的 Dnmt3a 和 Dnmt3b mRNA。与仅电击的对照组相比，上下文加电击大鼠的记忆抑制基因 PP1C-β（PPP1CB；600590）的甲基化增加和 mRNA 减少，以及去甲基化增加和颤蛋白的 mRNA 水平增加（RELN；600514），与对照相比，涉及突触可塑性的基因。这两个靶基因的甲基化水平在一天内恢复到基线，表明快速和动态变化。用 DNMT 抑制剂治疗阻断了甲基化变化并阻止了恐惧条件学习的记忆巩固，但记忆变化是可塑性的，并且在抑制剂消失后重新建立记忆巩固。Miller 和 Sweatt（2007）指出 DNA 甲基化被认为在发育中具有排他性的作用，但他们强调，他们的研究结果表明，成人中枢神经系统可以发生 DNA 甲基化的快速和动态改变，以响应发育过程中的环境刺激。海马体中的联想学习。

哈特尼克等人（2009）产生了条件 Dnmt1 突变小鼠，从胚胎日（E） 13.5 到成年，在背侧前脑中具有大约 90% 的低甲基化皮质和海马细胞。Dnmt1 突变小鼠可以存活，寿命正常，但在出生后 E14.5 和 3 周之间显示出严重的神经元细胞死亡。除了皮质和海马变性，成年 Dnmt1 突变小鼠还表现出学习和记忆的神经行为缺陷。出乎意料的是，一部分 Dnmt1 -/- 皮层神经元在整个出生后发育过程中都存活下来，因此突变小鼠的残余皮层在整个生命周期中都含有 20% 到 30% 的低甲基化神经元。低甲基化兴奋性神经元在出生后成熟过程中表现出多种缺陷，包括异常树突状分支和神经元兴奋性受损。哈特尼克等人（2009）表明 DNA 甲基化通过其在调节神经元基因表达中的作用，可能在调节中枢神经系统中的细胞存活和神经元成熟方面发挥多种作用。

▼ 历史

Kawasaki 和 Taira（2004）报告称，通过特定的短干扰 RNA（siRNA）破坏 DNMT1 或 DNMT3B（ 602900 ）的表达会消除 siRNA 介导的 DNA 甲基化，但该报告被撤回。

▼ 等位基因变体（ 6 精选示例）：

.0001 神经病，遗传性感觉，IE 型
DNMT1, TYR495CYS
在 2 个美国大家族和 1 个日本家族的受影响成员中，常染色体显性遗传 IE 型遗传性感觉神经病（HSN1E；614116），伴有感觉神经性听力损失和早发性痴呆，Klein 等人（2011）鉴定了 DNMT1 基因外显子 20 中的 1484A-G 杂合转换，导致 tyr495 到 cys（Y495C）取代。突变发生在蛋白质的靶向序列域中，在酶功能所需的 N 端调节区域中。在 1,500 多个对照中未发现该突变。Wright 和 Dyck（1995）以及Hojo 等人此前曾报道过其中的两个亲属（1999），分别。大肠杆菌和 HeLa 细胞的体外功能表达研究表明，突变影响 DNMT1 的正确折叠，导致蛋白质过早降解，甲基转移酶活性降低，并在 G2 细胞周期阶段削弱异染色质结合，导致整体低甲基化和位点-特异性超甲基化。这些变化表明表观遗传失调。

克莱因等人（2013）在苏格兰一个 HSN1E 家庭的受影响成员中发现了杂合 Y495C 突变。发现具有相同表型的挪威血统家族携带影响相同密码子的不同突变（Y495H；126375.0006），表明存在突变热点。

.0002 神经病，遗传性感觉，IE 型
DNMT1、ASP490GLU 和 PRO491TYR
Klein 等人在患有常染色体显性遗传性感觉神经病 IE 型（HSN1E；614116）、感觉神经性听力损失和早发性痴呆的欧洲家庭的受影响成员中（2011）鉴定了 DNMT1 基因外显子 20 中 3 个连续核苷酸的杂合变化：1470_1472TCC-ATA，导致 1 个等位基因上的 asp490-to-glu（D490E）和 pro491-to-tyr（P491Y）取代。替换发生在酶功能所需的 N 端调节区中的靶向序列域中。在 1,500 多个对照中未发现突变。E.coli 和 HeLa 细胞的体外功能表达研究表明，突变影响 DNMT1 的正确折叠，导致 G2 细胞周期阶段过早降解、甲基转移酶活性降低和异染色质结合受损，导致整体低甲基化和位点特异性超甲基化。这些变化表明表观遗传失调。

.0003 小脑性共济失调、耳聋和发作性睡病，常染色体显性
DNMT1, VAL606PHE
在患有常染色体显性遗传小脑性共济失调、耳聋和发作性睡病（ADCADN; 604121 ）的瑞典家庭的受影响成员中，最初由Melberg等人报道（1995） , Winkelmann 等人（2012）在 DNMT1 基因的外显子 21 中发现了一个杂合的 c.1816C-A 颠换，导致复制灶靶向序列（RFTS）域中高度保守的残基被 val606 替换为 phe（V606F）。通过外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变，在 507 个对照外显子组或 1000 Genomes Project 数据库中均未发现。没有进行功能研究，但突变的位置表明它可能影响 DNA 结合识别或与其他蛋白质的相互作用。

.0004 小脑性共济失调、耳聋和发作性睡病，常染色体显性
DNMT1, ALA570VAL
在患有小脑性共济失调、耳聋和发作性睡病（ADCADN; 604121 ）的美国家庭的受影响成员中，Winkelmann 等人（2012）鉴定了 DNMT1 基因外显子 21 中的杂合 c.1709G-A 转换，导致 RFTS 域中高度保守的残基发生 ala570-to-val（A570V）取代。一名患有该疾病的无关意大利患者也携带了杂合的从头 A570V 替代。通过外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变，在 507 个对照外显子组或 1000 Genomes Project 数据库中均未发现。没有进行突变的功能研究，但突变的位置表明它可能影响 DNA 结合识别或与其他蛋白质的相互作用。

.0005 小脑性共济失调、耳聋和发作性睡病，常染色体显性遗传
DNMT1, GLY605ALA
在患有小脑性共济失调、耳聋和发作性睡病（ADCADN; 604121 ）的意大利家庭的受影响成员中，Winkelmann 等人（2012）在 DNMT1 基因的外显子 21 中发现了一个杂合的 c.1814C-G 颠换，导致在 RFTS 结构域中高度保守的残基上发生了 gly605 到 ala（G605A）的替换。没有进行功能研究，但突变的位置表明它可能影响 DNA 结合识别或与其他蛋白质的相互作用。

.0006 神经病，遗传性感觉，IE 型
DNMT1, TYR495HIS
在患有遗传性感觉神经病 IE 型（HSN1E；614116）的挪威血统家族的受影响成员中，Klein 等人（2013）鉴定了 DNMT1 基因外显子 20 中的杂合 c.1483T-C 转换，导致靶向序列域中的 tyr495 到 his（Y495H）替换。已在具有相似表型的几个其他家族中鉴定了相同密码子的不同突变（Y495C；126375.0001），表明存在突变热点。