面肩肱型肌营养不良症 4，双基因; DNA甲基转移酶3B

哺乳动物细胞可以通过 DNA 甲基化对它们的基因组进行表观遗传修饰。DNA甲基化在基因组印记和X染色体失活中起重要作用，对哺乳动物的发育至关重要。DNMT3B 似乎起到从头甲基转移酶的作用，因为它可以以相同的效率甲基化未甲基化和半甲基化的 DNA（Yanagisawa 等人，2002 年）。

▼ 克隆与表达

通过使用全长细菌 II 型胞嘧啶 5 甲基转移酶序列作为查询搜索 EST 数据库，然后对重叠的 cDNA 克隆进行分离和测序，Okano 等人（1998）在人和小鼠中鉴定了 2 个同源基因，它们含有高度保守的胞嘧啶 5 甲基转移酶基序。称为 Dnmt3a（ 602769 ） 和Dnmt3b 的小鼠基因与小鼠 Dnmt1（ 126375 ） 和 Dnmt2（ 602478 ）几乎没有序列相似性），以及来自 Ascobolus 的 masc1。Dnmt3b cDNA 编码 859 个氨基酸的蛋白质。Dnmt3b 基因通过可变剪接编码至少 2 个较短的 840 和 777 个氨基酸残基的多肽。人 DNMT3A 和 DNMT3B cDNA 与小鼠基因高度同源。Dnmt3a 和 Dnmt3b 转录物在未分化的 ES 细胞中大量表达。

徐等人（1999）表明 4.3-kb 人 DNMT3B mRNA 的表达主要局限于睾丸和胸腺。成人组织中的 mRNA 表达水平远低于 DNMT1 的水平。C 末端区域包含 5 个最高度保守的 DNA 甲基转移酶基序，其在转甲基化反应中的功能可从晶体学数据中得知。DNMT3B 的 N 末端区域包含一个富含半胱氨酸的结构域，该结构域与 DNMT1 的锌结合结构域不同，但与推定的 DNA 解旋酶 ATRX（ 300032 ） 的一个区域密切相关。更靠近 DNMT3B 的 N 末端的是 PWWP 域。

罗伯逊等人（1999）通过 Northern 印迹分析检测到大多数成人和胎儿组织中的 DNMT3B 表达，尽管 DNMT3B 表达弱于 DNMT1 或 DNMT3A。在胎儿肝脏中检测到最高表达，其次是成人心脏、骨骼肌、胸腺、肾脏、肝脏、胎盘和外周血单个核细胞。半定量 RT-PCR 检测到普遍存在的 DNMT3B 表达。DNMT1、DNMT3A 和 DNMT3B 的表达似乎在大多数组织中受到共同调节，因为它们经常具有相似的表达模式。RT-PCR 检测到 4 个预期会改变阅读框的 DNMT3B 剪接变体。这些变体以组织特异性方式表达。

Shah 等人使用 RNA 原位杂交（2010）证明 Dnmt3b7 是一种由 Dnmt3b 的前 360 个 N 端氨基酸组成的同种型，在小鼠胚胎发生过程中动态表达，在早期发育时表达低且广泛，在晚期发育期间表达高且更受限制。在成年小鼠淋巴组织、脑和睾丸中也观察到 Dnmt3b 表达。

▼ 基因功能

冈野等人（1998）进行的实验表明小鼠 Dnmt3a 和 Dnmt3b 编码了长期寻找的从头 DNA 甲基转移酶。

李等人（2002）破坏了结直肠癌细胞系中的人类 DNMT3B 基因。这种缺失使全球 DNA 甲基化减少了不到 3%。然而，令人惊讶的是，DNMT1 和 DNMT3B 的遗传破坏几乎消除了甲基转移酶的活性，并将基因组 DNA 甲基化降低了 95% 以上。这些显着变化导致重复序列的去甲基化、胰岛素样生长因子 II 印记的丧失、肿瘤抑制基因 p16（INK4A; 600160 ） 的沉默的消除和生长抑制。李等人（2002）证明这两种酶协同维持人类癌细胞中的 DNA 甲基化和基因沉默，并提供令人信服的证据表明这种甲基化对于最佳肿瘤增殖至关重要。

使用在昆虫细胞和 COS-7 细胞中表达的重组蛋白的免疫共沉淀，Kim 等人（2002）确定了 DNMT1、DNMT3A 和 DNMT3B 之间的相互作用。DNMT3A 和 DNMT3B 在没有 DNMT1 的情况下也能够形成复合物。通过突变分析，他们将相互作用的结构域定位到蛋白质的 N 末端。免疫细胞化学染色显示荧光标记蛋白主要在核共定位，但 DNMT3A 除外，DNMT3A 仅存在于细胞质中或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。

Beaulieu 等人使用同种型特异性反义抑制剂（2002）耗尽了人类癌细胞系中选择的 DNMT 基因的表达。他们发现 DNMT3B 的消耗，而不是 DNMT3A 的消耗，在人类癌细胞中诱导了细胞凋亡，但在正常细胞中没有。耗尽重新激活了甲基化沉默的基因表达，但没有引起全局或近着丝粒卫星去甲基化，DNMT1 的耗尽也是如此。

Hansen（2003）证明 X 连锁的 LINE-1 元件（L1s） 通常在活性和非活性 X 染色体上都高度甲基化。相比之下，来自 ICF 综合征患者的细胞的 L1 在非活性 X 上低甲基化，但在活性 X 或常染色体上没有。因此，DNMT3B 活性是非活性 X 上 L1 CpG 岛的甲基化所必需的，而活性 X 上的相应 L1 基因座以及大多数常染色体 L1 的甲基化是由另一种 DNA 甲基转移酶完成的。ICF 非活动 X 能够形成 Barr 体，与 XIST 相关联（314670） RNA，复制较晚，并携带大部分沉默的 X 灭活基因。因为 ICF 失活 X L1s 的未甲基化状态可能反映了它们在 X 失活时的甲基化状态，Hansen（2003）提出未甲基化的 L1 元件，而不是甲基化的 L1s，可能在 X 染色体失活的扩散中起作用。

帕兹等人（2003）在结肠直肠癌细胞系 HCT-116 中寻找高甲基化 CpG 岛，其中 2 种主要的 DNA 甲基转移酶 DNMT1（ 126375 ） 和 DNMT3B 已被基因破坏（DKO 细胞）。作者发现 DKO 细胞，但不是单个 DNMT1 或 DNMT3B 敲除，具有大量高甲基化 CpG 岛的丢失，这些岛会诱导相邻基因的重新激活。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。对于其他在转化中的作用没有被表征的基因，它们在 DKO 细胞中的重新引入抑制了集落形成。

Geiman 等人在 HeLa 细胞中使用生化策略（2004）发现内源性 DNMT3B 与有丝分裂染色体凝聚机制的成分相互作用，并且 DNMT3B 复合物具有 DNA 甲基转移酶活性。DNMT3B 与 HDAC1（ 601241 ）、SIN3A（ 607776 ） 和 SNF2H（ 603375 ） 相互作用。免疫共沉淀实验证实了这些结果并证明 DNMT3B 能够与凝聚素复合物和 KIF4A（ 300521）。GST pull-down 分析显示，相互作用发生在 DNMT3B 的 N 端调节域。免疫荧光显微镜显示 DNMT3B 及其相关蛋白共定位于细胞质和间期细胞核中。DNMT3B 与凝聚素复合物、KIF4A 和 SNF2H 在有丝分裂期间的凝聚染色体上共定位。ChIP 测定表明 DNMT3B 相关蛋白与已知的 DNMT3B 靶序列结合，这些靶序列在体内被 DNMT3B 甲基化。

道奇等人（2005）发现小鼠胚胎成纤维细胞（MEF） 中 Dnmt3b 的失活导致整体去甲基化和细胞生长缺陷，并导致过早衰老或自发永生化。MEF 中 Dnmt3b 的重新表达恢复了 DNA 甲基化并抑制了细胞增殖。中期分析显示，Dnmt3b 的缺失与染色体异常有关，包括非整倍体和多倍体、染色体断裂和融合。对 MEF 细胞中 G1 期至 S 期检查点功能的检查表明，Dnmt3b 的失活导致 p21 蛋白水平升高；然而，发现 p21 启动子 CpG 岛的去甲基化不是 p21 诱导的潜在机制。

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 DNMT1、DNMT3A 和 DNMT3B 相互作用，并与体内 DNMT 活性相关。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。Vire 等人使用亚硫酸氢盐基因组测序（2006）表明 EZH2 是 EZH2 目标启动子的 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，证明了 2 个关键的表观遗传抑制系统之间的直接联系。

Ooi 等人使用质谱法（2007）确定了在体内与内源性 DNMT3L（ 606588 ） 基因的表位标记等位基因产物相互作用的主要蛋白质为 DNMT3A2（ 602769 ）、DNMT3B 和 4 个核心组蛋白。各种研究表明，DNMT3L 识别在 lysine-4 处未甲基化的组蛋白 H3 尾部，并通过招募或激活 DNMT3A2 诱导从头 DNA 甲基化。

microRNAs MIRN29A（ 610782 ）、MIRN29B（参见 MIRN29B1；610783 ） 和 MIRN29C（ 610784 ） 在肺癌中被下调。法布里等人（2007）确定了 DNMT3A 和 DNMT3B 的 3 素 UTR 中 MIRN29 的互补位点，这些位点在预后不良的肺癌中经常上调。MIRN29s 的表达与肺癌组织中 DNMT3A 和 DNMT3B 的水平呈负相关，并且 MIRN29s 直接靶向 DNMT3A 和 DNMT3B。MIRN29s 在肺癌细胞系中的强制表达恢复了 DNA 甲基化的正常模式，诱导了甲基化沉默的肿瘤抑制基因的重新表达，并在体外和体内抑制了致瘤性。

使用 ELISA，Balada 等人（2008）确定系统性红斑狼疮（SLE; 152700 ） 患者中纯化的 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 分析检测到 SLE 患者和对照之间的 DNMT1、DNMT3A 或 DNMT3B 转录水平没有差异。然而，低补体计数与淋巴细胞减少、高滴度抗双链 DNA 或高 SLE 疾病活动指数同时相关导致至少 1 个 DNMT 增加。巴拉达等人（2008）提出患有活动性 SLE 和 DNA 低甲基化的患者增加了 DNMT mRNA 水平。

戈帕拉克里希南等人（2009）使用酵母 2 杂交筛选来鉴定 DNMT3B 和组成型着丝粒蛋白 CENPC（CENPC1; 117141 ） 之间的相互作用。CENPC 本身对于有丝分裂是必不可少的。CENPC 将 DNA 甲基化和 DNMT3B 募集到着丝粒和着丝粒周围的卫星重复序列中，CENPC 和 DNMT3B 调节这些区域的组蛋白代码，包括着丝粒染色质的特征标记。CENPC 或 DNMT3B 的缺失导致有丝分裂过程中染色体错位和分离缺陷的增加，以及着丝粒重复序列的转录增加。

Gendrel 等人（2012）在小鼠细胞的 X 失活过程中，确定了失活 X 染色体（Xi） 上的 3 种主要类型的 CpG 岛，它们显示出快速、中等或缓慢的甲基化动力学。第四类由 Xi 上的 CpG 岛组成，其甲基化动力学不能分配给任何其他类。具有缓慢甲基化动力学的 CpG 岛是最常见的。显示快速或中等甲基化动力学的 CpG 岛具有比具有慢甲基化动力学的那些更高的 CpG 密度和 GC 含量。与慢甲基化 CpG 岛相比，快速甲基化 CpG 岛与更少的基因相关，并且这些基因仅在胚胎干细胞中弱表达。与快速甲基化 CpG 岛相比，慢甲基化 CpG 岛与胚胎干细胞中低 CpG 密度和更高水平的基因表达相关。与其他类别相比，具有中等动力学的 CpG 岛更靠近 Xist 基因座。敲除小鼠胚胎成纤维细胞的使用表明，所有类别的 CpG 岛的甲基化都需要 Dnmt3b，而不是 Dnmt3a 或 Dnmt3l。smchd1（614982 ） 仅用于具有缓慢甲基化动力学的 CpG 岛的甲基化。Smchd1 在 X 失活早期未在 Xi 上检测到，但在 X 失活期间在整个 Xi 晚期高度表达。Dnmt3b 似乎并未主动针对 Xi。

托罗格洛萨等人（2014 年）比较了来自对照组和先天性巨结肠（HSCR1; 142623 ） 患者的肠道前体之间人类干细胞多能性相关基因的表达模式。作者通过免疫细胞化学、全局 DNA 甲基化分析和突变筛选进一步评估了 DNMT3B 在先天性巨结肠症背景下的作用。鉴定了 7 个差异表达基因，并在 DNMT3B 中发现了 3 个可能致病的错义突变。这些突变与长节段巨结肠患者的RET（ 164761 ） 突变一起存在。托罗格洛萨等人（2014）发现与对照细胞相比，源自神经球样体（NLB） 的先天性巨结肠症神经前体的 DNMT3B mRNA 和蛋白质水平降低。此外，先天性巨结肠症 NLB 中的甲基化水平低于对照 NLB。

陈等人（2012）发现小鼠从头 DNA 甲基转移酶 Dnmt3a 和 Dnmt3b 还具有氧化还原依赖性 DNA 脱羟甲基化酶，可将 5-羟​​甲基胞嘧啶（5-hmC） 转化为 C。 检测外源性表达 Dnmt3a 和 Dnmt3b 的 293T 细胞核提取物中的体外 DNA 脱羟甲基化活性以及它们在 C 甲基化催化位点具有氨基酸取代的突变形式表明，这两种酶的脱羟甲基化酶活性都需要完整的 DNA 5-mC 催化位点。重组人 DNMT3A 和小鼠 Dnmt3b 的甲基化和脱羟甲基化活性的表征表明两者都可以作为剂量依赖性 DNA 脱羟甲基酶发挥作用。尽管脱羟甲基化和甲基化反应可能利用相同的催化位点，

沙阿等人（2010）确定截短的 Dnmt3b7 异构体可以与全长 Dnmt3b 共免疫沉淀。Dnmt3b7 表达导致 15 号染色体着丝粒周围区域的染色体重排数量增加，以及该区域中重复元件的低甲基化。

戴等人（2016 年）证明，小鼠中所有 3 个 Tet 基因（参见 TET1，607790）的失活导致原肠胚形成表型，包括与轴向中胚层成熟受损和近轴中胚层规范失败相关的原始条纹图案缺陷，模拟胚胎表型获得功能节点（601265）信号。在 Tet 突变体背景中引入 Nodal 的单个突变体等位基因部分恢复了模式，表明过度活跃的 Nodal 信号传导有助于 Tet 突变体的原肠胚形成失败。增加的节点信号可能是由于 Lefty1（ 603037 ） 和 Lefty2（ 601877 ） 的表达减少） 基因，它编码 Nodal 信号传导的抑制剂。此外，Lefty 基因表达的减少与 DNA 甲基化升高有关，因为当 Dnmt3a（ 602769 ） 和 Dnmt3b 基因被破坏时，Lefty-Nodal 信号传导和正常形态发生在 Tet 缺陷胚胎中大部分恢复。此外，在 Tet 中特异性消除双加氧酶活性的点突变会导致与无效突变相似的形态学和分子异常。戴等人（2016）得出的结论是，TET 介导的 5-甲基胞嘧啶氧化通过促进与 DNMT3A 和 DNMT3B 甲基化相反的去甲基化来调节 Lefty-Nodal 信号传导。作者还得出结论，他们的研究结果揭示了一种基本的表观遗传机制，其特征是动态 DNA 甲基化和去甲基化，这对于调节早期身体计划形成中的关键信号通路至关重要。

▼ 基因结构

徐等人（1999）对 DNMT3B 基因进行了表征，发现它跨越大约 47 kb 并包含 24 个外显子，其中 6 个进行可变剪接。有 2 个可选的 5 素外显子。

柳泽等人（2002）确定 DNMT3B 基因跨越约 45.9 kb 并包含 22 个外显子，包括 2 个替代的第一外显子（外显子 1A 和 1B）。两个备选的第一外显子都与无 TATA 的启动子区域相关。外显子 1A 上游的启动子区域富含 CpG，而外显子 1B 上游的启动子区域缺乏 CpG。翻译起始密码子位于外显子 1B 和 2 内。

▼ 测绘

谢等人（1999）和罗伯逊等人（1999）使用 FISH 将 DNMT3B 基因孤立定位到染色体 20q11.2。

▼ 分子遗传学

免疫缺陷-着丝粒不稳定-面部异常综合征1

免疫缺陷-着丝粒不稳定-面部异常（ICF） 综合征-1（ICF1; 242860 ） 已被对应到 20q11-q13（ Wijmenga et al., 1998 ）；徐等人（1999）确定该区域包含 DNMT3B 基因。徐等人（1999）在 5 名不相关的 ICF 综合征患者中证实了纯合子或复合杂合子的突变。在 ICF 综合征患者中观察到 DNMT3B 突变，这些患者在染色体 1、9 和 16 的近着丝粒区域存在经典卫星 2 和 3 的甲基化缺陷，这些区域在胞嘧啶残基处高度甲基化，表明胞嘧啶甲基化对组织至关重要和稳定特定类型的异染色质，并且甲基化似乎是由专门为此目的的酶进行的。

DNA 甲基化研究表明，作为组成型异染色质主要成分的经典卫星 2 和 3 在 ICF 综合征中是低甲基化的，类似于 Dnmt3b -/- 突变小鼠中着丝粒次要卫星重复序列的低甲基化。这一观察结果与表明 ICF 综合征对应到 20q11.2 的遗传连锁数据一起，提出了 ICF 综合征可能与 DNMT3B 功能障碍有关的可能性。为了确定 DNMT3B 是否确实在这种综合征中被破坏，Okano 等人（1999）分析了来自患有 ICF 综合征的个体及其父母的永生化淋巴母细胞。他们在先证者的 DNMT3B 基因中发现了 2 个突变，与复合杂合性一致。其中一个突变，即导致在密码子 744（ 602900.0009 ）处插入 3 个氨基酸的剪接异常，是从头发生的（不存在于亲本中），并且在 100 个正常等位基因中未发现这两种突变。冈野等人（1999）得出结论，DNMT3B 基因的突变是导致这种形式的 ICF 综合征的原因。

染色体 1、9 和 16 的着丝粒不稳定性与着丝粒周围卫星区 CpG 位点的异常低甲基化有关。汉森等人（1999）能够通过体细胞融合到中国仓鼠卵巢细胞来补充这种低甲基化缺陷，这表明 ICF 基因在仓鼠中是保守的并促进从头甲基化。在通过纯合子作图（Wijmenga 等人，1998 年）将 ICF 基因对应到 20 号染色体之后，Hansen 等人（1999）寻找与 20 号染色体关键区域中已知 DNA 甲基转移酶的同源性，并在 ICF 区域鉴定出包含小鼠 Dnmt3b 甲基转移酶基因同源物的基因组序列。使用人类序列筛选 ICF 亲属，他们发现了来自 3 个家庭的 4 名患者的突变。突变包括 2 个错义替换和一个 3 个氨基酸插入，这些插入是由一种新的 3-prime 剪接受体的产生引起的。

维门加等人（2000）在 14 名 ICF 患者中只有 9 名发现了 DNMT3B 基因突变。

ICF 综合征中 DNA 甲基转移酶 3B 的缺乏导致着丝粒周围异染色质中的卫星 2 和 3 的低甲基化。这种低甲基化与着丝粒去浓缩和染色体重排有关，表明这些卫星重复具有重要的结构作用。此外，卫星区域可能在改变基因表达方面具有功能性作用。哈桑等人（2001）开发了一种基于亚硫酸氢盐转化的方法，以定量方式确定正常和 ICF 样品中卫星 2 序列的详细胞嘧啶甲基化模式。正常淋巴母细胞和成纤维细胞的平均甲基化水平为 69%，而来自具有 DNMT3B 突变的 ICF 患者的此类细胞中为 20%，正常精子中为 29%。一段时间以来，人们就知道配子中的卫星 DNA 是低甲基化的。

埃利希等人（2001）对来自 5 名具有不同 DNMT3B 突变的 ICF 患者的 B 细胞类淋巴母细胞系和对照类淋巴母细胞系进行了微阵列表达分析。他们对大约 5,600 个不同的基因使用寡核苷酸阵列，其中 510 个在测试的几个不同谱系中显示出淋巴谱系限制的表达模式。一组 32 个基因（其中一半被认为在免疫功能中起作用）在 RNA 水平上具有一致且显着的 ICF 特异性变化。ICF 特异性免疫球蛋白（Ig） 重常数 mu-和 δ-RNA 和细胞表面 IgM 和 IgD 增加，Ig-γ 和 Ig-α RNA 减少，表面 IgG 和 IgA 表明抑制了淋巴细胞成熟的后期步骤。在 RGS1 的 RNA 中观察到 ICF 特异性增加（600323），一种 G 蛋白信号传导的 B 细胞特异性抑制剂，与 B 细胞迁移的负调控和促凋亡蛋白激酶 C eta 基因的 RNA（ 605437 ） 有关。在编码参与淋巴细胞活化、迁移或存活的蛋白质的 RNA 中观察到 ICF 相关的减少，即转录因子负调节因子 ID3（ 600277 ）、增强子结合 MEF2C（ 600662 ）、铁调节 TFRC（ 190010 ）、整合素 β-7（ITGB7; 147559 ）、应激蛋白血红素加氧酶（HMOX1; 141250 ） 和淋巴细胞特异性肿瘤坏死因子受体家族成员 7 和 17（TNFRSF7, 186711 ; TNFRSF17, 109545）。通过定量甲基化测定，对于 3 个 ICF 上调基因和 1 个下调基因，在 ICF 和正常淋巴母细胞系之间没有观察到启动子甲基化的差异。作者假设 ICF 综合征中的 DNMT3B 突变可能通过对干扰正常淋巴细胞信号传导、成熟和迁移的基因表达的间接影响而导致淋巴生成相关基因失调。

Shirohzu 等人（2002）报道了来自 2 个无关家庭的 3 例日本 ICF 综合征病例。所有患者均有典型的面部畸形和IgA缺乏，但均无明显智力障碍。外周血淋巴细胞的细胞遗传学分析显示染色体异常，包括多径向结构和染色体 1 和 16 的着丝粒周围异染色质的拉伸。还观察到经典卫星 2 DNA 的低甲基化。在 DNMT3B 中发现了三个突变。一名患者是 gln42-to-ter（Q42X; 602900.0011 ） 和 arg832-to-gln（R832Q; 602900.0012 ） 突变的复合杂合子。来自第二个家庭的 2 名患者都是 ser282-to-pro（S282P; 602900.0013 ） 突变的纯合子。

一些临床诊断的 ICF 患者在 DNMT3B 基因的催化结构域中没有突变。为了描述 ICF 综合征的异质性，Jiang 等人（2005）通过筛选整个 DNMT3B 基因的突变并寻找可能的 DNMT3A 基因突变，分析了 12 名新发现的 ICF 患者。在这 12 名患者和Xu 等人先前描述的 5 名患者中（1999），他们将 DNMT3B 突变与着丝粒 α 卫星的甲基化状态相关联。他们的观察使他们假设有两种类型的 ICF，它们具有不同的遗传和表观遗传特征。ICF 1 型的特征是 DNMT3B 突变和 α 卫星的正常甲基化。ICF 2 型缺乏 DNMT3B 突变并显示 α 卫星的低甲基化。这两种类型在临床上都被诊断为 ICF，并具有典型的异染色质异常和经典卫星 2 和 3 的甲基化不足。

在回顾与异常染色质结构相关的遗传疾病时，Bickmore 和 van der Maarel（2003）讨论了 ICF 综合征中异染色质结构、DNA 甲基化和基因表达的改变。

筋膜肱骨营养不良 4，Digenic

van den Boogaard 等人 在 2 个不相关家族的 5 名成员中患有双基因筋膜肩肱型营养不良 4（FSHD4; 619478 ）（2016）在 DNMT3B 基因中发现了 2 个不同的杂合错义突变（C527R、602900.0014和 P691L、602900.0015）。通过全外显子组测序鉴定的突变在包括 ExAC 在内的公共数据库中未发现。突变与家族中 D4Z4 重复的低甲基化分离，但与临床表现无关。在 Rf210 家族中，2 名受严重影响的个体在 DNMT3B 基因中携带杂合 C527R 突变，该突变与 D4Z4 的严重低甲基化相关（-29 和 -30%）。这些患者还在允许的 4qA 等位基因中携带 9 个单位的 D4Z4 重复序列。第三个具有 DNMT3B 突变的家庭成员在临床上未受影响：该个体的低甲基化为 -29%，但允许的 4qA 等位基因包含 44 个单位，而不是 9 个。没有 DNMT3B 突变的两个受影响的家庭成员有轻微的低甲基化（-8%）在允许的 4qA 等位基因上。有另一个临床上未受影响的家庭成员具有 9 个单位重复和 -6% 低甲基化，但没有 DNMT3B 突变。在 Rf732 家族中，临床受影响的先证者和他未受影响的 74 岁父亲都在 DNMT3B 基因中携带杂合 P691L 突变。此外，在具有 13 个 D4Z4 单位的许可 4qA 等位基因上，两者都具有低甲基化 D4Z4 重复（-22%）。患者的 38 岁未受影响的兄弟没有携带 P691L 突变，具有 13 个单位的 D4Z4 重复序列和允许的 4qA-S 单倍型；他的 D4Z4 重复序列在 -10% 时低甲基化。这些发现与两个家族的不完全外显率一致，表明 DNMT3B 突变是 FSHD 的修饰物。范登布加德等人（2016）得出结论，如果存在其他遗传因素，DNMT3B 突变会增加 FSHD 的外显率。

▼ 进化

巴劳等人（2016 年）描述了 Dnmt3C 的发现，这是一种从头 DNA 甲基转移酶基因，通过啮齿动物基因组中的 Dnmt3B 复制而进化，之前已被注释为假基因。巴劳等人（2016）表明 Dnmt3c 编码的酶负责甲基化雄性种系中进化年轻的反转录转座子的启动子，并且这种特殊的活性是小鼠生育能力所必需的。巴劳等人（2016）得出结论，Dnmt3c 的功能提供了哺乳动物 DNA 甲基化系统可塑性的一个例子，并扩大了反转录转座子表观遗传控制所涉及的机制的范围。

▼ 动物模型

冈野等人（1999）产生了具有 Dnmt3a 靶向破坏的小鼠（ 602769） 和 Dnmt3b 基因。这两个基因的失活阻断了胚胎干细胞和早期胚胎中的从头甲基化，但对印迹甲基化模式的维持没有影响。Dnmt3a -/- 小鼠发育到足月并且在出生时似乎是正常的。然而，大多数纯合突变小鼠在大约 4 周龄时变得矮小并死亡。相反，在出生时没有恢复存活的 Dnmt3b -/- 小鼠。对处于不同发育阶段的胚胎进行解剖显示，Dnmt3b -/- 胚胎有多种发育缺陷，包括在发育后期具有不同严重程度的生长障碍和头端神经管缺陷，尽管它们中的大多数似乎在 E9.5 之前发育正常。Dnmt3a 和 Dnmt3b 在发育过程中也表现出不重叠的功能，Dnmt3b 是着丝粒次要卫星重复序列甲基化所必需的。这些结果表明，Dnmt3a 和 Dnmt3b 都是全基因组从头甲基化所必需的，并且对哺乳动物发育至关重要。

金田等人（2004）报道了通过条件敲除技术破坏生殖细胞中的 Dnmt3a 和 Dnmt3b，并将它们保存在体细胞中。来自 Dnmt3a 条件突变雌性的后代在子宫内死亡，并且在检查的所有母体印记基因座中缺乏甲基化和等位基因特异性表达。Dnmt3a 条件突变雄性在精原细胞中检查的 3 个父系印迹基因座中的 2 个显示精子发生受损和缺乏甲基化。相比之下，Dnmt3b 条件突变体及其后代没有表现出明显的表型。Dnmt3a 条件突变体的表型与 Dnmt3L 敲除小鼠的表型没有区别，除了 1 位点的甲基化差异（IG-DMR）。金田等人（2004）得出结论，生殖细胞中大多数印迹基因座的甲基化都需要 Dnmt3a 和 Dnmt3L，但可能涉及其他因素。

Miller 和 Sweat（2007）发现 DNMT 介导的 DNA 甲基化在成年大鼠的学习和记忆巩固过程中受到动态调节。与仅情境动物相比，暴露于关联情境加休克的动物显示海马区 CA1 中 Dnmt3a 和 Dnmt3b mRNA 增加。与仅休克的对照组相比，上下文加休克大鼠显示出记忆抑制基因 PP1C-β（PPP1CB; 600590 ） 的甲基化增加和 mRNA 降低，以及 颤蛋白 的去甲基化增加和 mRNA 水平增加（RELN; 600514），与对照组相比，这是一种参与突触可塑性的基因。这两个靶基因的甲基化水平在一天内恢复到基线，表明快速和动态的变化。用 DNMT 抑制剂治疗会阻止甲基化变化并阻止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记忆巩固会重新建立。Miller 和 Sweat（2007）指出，DNA 甲基化被认为在发育过程中具有独特的作用，但他们强调，他们的研究结果表明，成人中枢神经系统中 DNA 甲基化的快速和动态改变可能会在发育过程中响应环境刺激而发生。海马体中的联想学习。

沙阿等人（2010）工程转基因 Dnmt3b7 小鼠并发现这些小鼠的体型较小，并且存在颅面、心脏和免疫缺陷。小鼠表现出淋巴细胞减少和免疫缺陷，总B淋巴细胞和成熟B淋巴细胞数量减少，外周血IgA水平降低。纯合子小鼠的严重程度更高，它们在产前或出生后数小时内死亡。在 60 只半合子小鼠中跟踪了 1 年多，只有 1 只出现了自发性造血肿瘤。当转基因 Dnmt3b7 小鼠与模拟侵袭性 B 细胞淋巴瘤的 Emu-Myc 转基因小鼠繁殖时，淋巴瘤的发生率增加。与鸸鹋-Myc 淋巴瘤相比，淋巴瘤有更多的染色体重排、增加的整体 DNA 甲基化水平和更多的 DNA 甲基化模式的位点特异性扰动。

▼ 历史

Kawasaki 和 Taira（2004）的文章提出了通过特异性短干扰 RNA（siRNA） 破坏 DNMT1 或 DNMT3B 表达的证据，该文章消除了 siRNA 介导的 DNA 甲基化，但该文章已被撤回。

▼ 等位基因变体（ 15个精选示例）：

.0001 免疫缺陷-中心不稳定性-面部异常综合征 1
DNMT3B、ASP809GLY
在患有 ICF 综合征（ICF1; 242860 ） 的患者中，Xu 等人（1999）鉴定了 DNMT3B 基因中的纯合 A 到 G 替换，导致密码子 809（D809G） 处天冬氨酸到甘氨酸的变化。近亲父母都是这种突变的杂合子。通过直接测序筛选的 25 个正常个体中没有一个显示该区域的序列改变，另外 30 个筛选出被突变去除的 AflIII 限制性位点的个体也没有发生突变。

.0002 免疫缺陷-中心不稳定性-面部异常综合征 1
DNMT3B、VAL810MET
在患有 ICF 综合征（ICF1; 242860 ） 的患者中，Xu 等人（1999）鉴定了 DNMT3B 基因产物的密码子 810（V810M） 处的纯合缬氨酸到蛋氨酸取代。每位患者的近亲都是这种突变的杂合子。

.0003移至 602900.0010

.0004 免疫缺陷-中心不稳定性-面部异常综合征 1
DNMT3B、GLY655SER
Xu 等人讨论了在 ICF 综合征（ICF1; 242860 ）患者的复合杂合状态下发现的 gly655-to-ser（G655S） 突变（1999），见602900.0010。

.0005 免疫缺陷-中心不稳定性-面部异常综合征 1
DNMT3B、LEU656THR
在患有 ICF 综合征（ICF1; 242860 ） 的患者中，Xu 等人（1999）在 DNMT3B 基因产物的密码子 656（L656T） 处发现了亮氨酸到苏氨酸取代的纯合性。每个近亲父母都被发现是携带者。

.0006 免疫缺陷-中心不稳定性-面部异常综合征 1
DNMT3B、EX21-22DEL
Xu 等人在一名患有DNMT3B 基因突变的复合杂合子ICF 综合征（ICF1; 242860 ）患者中（1999）确定母体等位基因有一个异常的可变剪接，去除了外显子 21 和 22 以及氨基酸 737 至 798。存在三个可能导致可变剪接的内含子突变。父本等位基因在密码子 53 处有一个单核苷酸插入，导致移码和提前终止。

.0007 免疫缺陷-中心不稳定性-面部异常综合征 1
DNMT3B、1-BP INS、CODON 53
用于讨论在患有 ICF 综合征（ICF1; 242860 ）的患者中以复合杂合状态发现的 DNMT3B 基因中的 1-bp 插入，Xu 等人（1999），见602900.0006。

.0008 免疫缺陷-中心不稳定性-面部异常综合征 1
DNMT3B、ALA603THR
在患有 ICF 综合征（ICF1; 242860 ） 的患者中，Okano 等人（1999）发现了 DNMT3B 基因中 2 个突变的复合杂合性。第一个是核苷酸 1807 处的 G 到 A 转变，导致 ala603 到 thr（A603T） 取代；这种变化存在于先证者和她的母亲身上。突变发生在基序 I 和 IV 之间的区域，在 DNMT3B 的催化结构域内。第二个突变是内含子 22 内的 G 到 A 转换，位于正常剪接受体位点的 11 个核苷酸 5 素数（ 602900.0009）。该突变导致新剪接受体位点的产生和加工后的 RNA 中的 9-bp 插入，在密码子 744 处编码 3 个氨基酸（丝氨酸、苏氨酸和脯氨酸）。插入位于催化结构域的保守区域内, 这很可能被脯氨酸残基的插入所破坏。这种突变是从头发生的。

.0009 免疫缺陷-中心不稳定性-面部异常综合征 1
DNMT3B，IVS22AS，乔治亚州，-11
讨论Okano 等人在 ICF 综合征（ICF1; 242860 ）患者中以复合杂合状态发现的 DNMT3B 基因中的剪接位点突变（1999），见602900.0008。

汉森等人（1999）描述了这种突变在 1 个家族中处于纯合状态，在第二个家族中处于复合杂合状态，其中它与 A603T 突变（ 602900.0008 ） 结合。汉森等人（1999）将此突变称为 IVS21-11G-A。看来冈野等人（1999）和汉森等人（1999）正在研究同一个病人。来自该家族的细胞由每位研究人员获得，显然来自新泽西州卡姆登的科里尔细胞库（ GM08728 ），这是Carpenter 等人描述的家族（1988 年）。

.0010 免疫缺陷-中心不稳定性-面部异常综合征 1
DNMT3B、VAL726GLY
在一个近亲家庭中， Hansen 等人发现了2 名患有 ICF 综合征（ICF1; 242860 ） 的男孩（1999）对于 DNMT3B 基因的外显子 19 中的 2177T-G 突变是纯合子，导致 val726-to-gly（V726G） 错义突变。

在 ICF1 患者中，Xu 等人（1999 年）鉴定了这种突变，他们报告为复合杂合状态的 val718 到 gly（V718G）突变，DNMT3B 基因中有一个 gly655 到 ser（G655S；602900.0004）突变。

.0011 免疫缺陷-中心不稳定性-面部异常综合征 1
DNMT3B、GLN42TER
在一名患有 ICF 综合征（ICF1; 242860 ）的 20 岁日本男性中， Shirohzu 等人（2002）确定了 DNMT3B 基因突变的复合杂合性：外显子 2 中的 C 到 T 转换导致 gln42 到 ter（Q42X） 取代，以及外显子 23 中 G 到 A 的变化导致arg832-to-gln（R832Q; 602900.0012 ） 替换。前一种突变是从父亲那里遗传的，而后者是从母亲那里遗传的。

.0012 免疫缺陷-中心不稳定性-面部异常综合征 1
DNMT3B、ARG832GLN
Shirohzu 等人讨论了在 ICF 综合征（ICF1; 242860 ）患者中以复合杂合状态发现的 DNMT3B 基因中的 arg832-to-gln（R832Q） 突变（2002），见602900.0011。

.0013 免疫缺陷-中心不稳定性-面部异常综合征 1
DNMT3B、SER282PRO
Shirohzu 等人在 2 名患有 ICF 综合征（ICF1; 242860 ） 的日本同胞中，一名 4 岁的女孩和一名 11 个月大的男孩，由近亲健康的父母所生（2002）鉴定了 DNMT3B 基因外显子 7 中 T 到 C 转换的纯合性，导致 ser282 到 pro（S282P） 取代。

.0014 面肩肱型肌营养不良症 4, DIGENIC
DNMT3B、CYS527ARG
van den Boogaard 等人在 3 名患有双基因面肩肱型营养不良 4（FSHD4; 619478 ）的家庭（Rf210 家族） 成员中（2016）鉴定了DNMT3B基因中的杂合c.1579T-C转换（c.1579T-C，NM_006892.3），导致高度保守残基处的cys527-to-arg（C527R）取代。通过全外显子组测序发现的突变不存在于 dbSNP、1000 Genomes Project、Exome Variant Server 或 ExAC 数据库或内部数据库中。DNMT3B 变体与 D4Z4 微卫星重复阵列的低甲基化分离，但与疾病表现无关。携带 C527R 突变的两个人患有严重疾病，并且有一个 9 个单位的 D4Z4 收缩等位基因，而第三个携带 C527R 突变的人没有症状，有一个 44 个单位的 D4Z4 等位基因，明显在正常范围内。所有 3 个人都有一个允许的单倍型（4qA-S）。范登布加德等人（2016）得出结论，如果存在其他遗传因素，DNMT3B 突变会增加 FSHD 的外显率。

.0015 面肩肱型肌营养不良 4, DIGENIC
DNMT3B、PRO691LEU
van den Boogaard 等人对一名 45 岁男性（Rf732 家族）患有双基因型筋膜肩肱型肌营养不良 4（FSHD4；619478），具有临界收缩的 D4Z4 重复序列（13 个单位）和允许的 4qA 单倍型（2016）鉴定了 DNMT3B 基因中的杂合 c.2072C-T 转换（c.2072C-T，NM_006892.3），导致高度保守残基处的 pro691-to-leu（P691L）取代。通过外显子组测序发现并通过 Sanger 测序确认的突变在 dbSNP、1000 Genomes Project、Exome Variant Server 或 ExAC 数据库或内部数据库中未发现。患者的 D4Z4 重复序列低甲基化。先证者 74 岁的父亲在临床上未受影响，尽管他具有与他儿子相同的 13 个单位的 D4Z4 重复序列、允许的 4qA 单倍型，并且携带 P691L 突变，其 D4Z4 重复序列的低甲基化相似。这一发现与不完全外显率一致。患者的 38 岁未受影响的兄弟，未携带 P691L 突变，具有 13 个单位的 D4Z4 重复序列和允许的 4qA 单倍型；他的 D4Z4 重复不像先证者或他们的父亲那样低甲基化。范登布加德等人（2016）得出结论，如果存在其他遗传因素，DNMT3B 突变会增加 FSHD 的外显率。