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DNA 甲基化是一種常見的表觀遺傳修飾，主要發生於 CpG 二核苷酸上，指的是胞嘧啶（C）在 5' 碳位置被加上甲基形成 5-mC（5-methylcytosine）。這種修飾不會改變 DNA 序列，但會影響基因的轉錄活性與染色質結構。

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一、甲基化的生物學角色

1. 基因表現調控：

   • 甲基化通常抑制啟動子活性，降低基因表現。

2. 基因體穩定性維護：

   • 抑制轉位子與重複序列的活化。

3. 細胞分化與發育：

   • 不同細胞類型具有專屬的甲基化圖譜。

4. 印記基因與 X 染色體去活化：

   • 調控單親來源基因表現與女性 X 染色體靜默。

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二、CpG island與基因調控

• CpG island：

  • 定義為 GC 含量高、CpG 密度高的區域，常存在於啟動子區域。

  • 在正常細胞中，多數 CpG island 未被甲基化。

• 異常甲基化：

  • 常見於癌症細胞，導致腫瘤抑制基因沉默或原癌基因活化。

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三、甲基化偵測技術概觀

技術類型	原理	解析度	備註
重亞硫酸鹽定序（WGBS）	C → T 轉換後定序	單鹼基	可涵蓋全基因體，資料量大
限制酶切法（e.g., MeDIP-seq）	抗體富集甲基化片段	區域性	成本低，精度較低
芯片法（e.g., Illumina EPIC）	雜交探針訊號偵測	定點	商業化成熟，目標點位有限

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四、甲基化與疾病關聯

• 癌症：甲基化異常可作為診斷與預後生物標誌。

• 神經退化性疾病：如阿茲海默症中觀察到特定基因區域異常甲基化。

• 代謝疾病與自體免疫疾病：參與疾病的表觀遺傳機制調控。

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DNA 甲基化是基因調控的重要層級，對細胞命運決定與疾病機制有深遠影響。透過各種定量與定位技術的整合，甲基化研究正快速推進精準醫療與表觀遺傳治療的發展。