本报讯 5 月,学校海洋生物多样 性 与 进 化 研 究 所 高 珊 教 授 课 题组 在 Science Advances 杂 志 发 表 题为 Identification and characterization of the de novo methyltransferases for eukaryotic N6-methyladenine (6mA)的研究成果。
DNA N6- 甲基腺嘌呤(6mA)是表观遗传学领域近年来备受关注的一种重要修饰。越来越多的证据显示,6mA 参与真核生物的转录调控、核小体定位、DNA 复制等过程,在压力应激、胚胎发育、细胞生理状态、植物生长发育、肿瘤细胞生长、免疫应答等方面发挥重要的生物学功能。解析真核生物 6mA 调控的分子机制,是深入理解其生物学功能的关键。
这项研究以单细胞真核生物 -嗜热四膜虫为材料,利用其接合生殖过程中无 6mA 的合子核发育为有6mA 的子代新大核这一独特的时间窗口,首次鉴定了隶属于 MT-A70家族的两个蛋白 AMT2 和 AMT5 为6mA 从头甲基化酶,并揭示了两者在 6mA 从头建立及细胞正常发育中的关键作用。这一发现与经典的 5-甲基胞嘧啶(5mC)形成了有趣的对应关系:二者均识别回文序列(ApT与 CpG),以半保留的方式遗传,并依赖两步甲基化过程完成修饰。考虑到 6mA 主要存在于单细胞真核生物,而 5mC 广泛分布于多细胞生物,该研究也从 DNA 甲基化的角度为理解真核生物的分化与进化提供了新的视角。
Science Advances 同期发表了由波兰分子和细胞生物学研究所Matthias Bochtler 教授为该研究撰写的 题 为 Introducing the "other" type of DNA methylation 的 聚 焦 评 论。Bochtler 教授肯定了该研究选择纤毛虫研究 DNA 甲基化的优势,提出了从头甲基化和维持甲基化过程对腺嘌呤和胞嘧啶上甲基化修饰的必要性,并进一步讨论了四膜虫与高等真核生物的甲基化系统之间的显著相似性,以及 6mA 从头甲基化酶在高等真核生物中是否存在的可能性。
课题组博士生程婷、张佳晨、李海程、刁静涵为该文章的共同第一作者,高珊教授为文章的通讯作者。云南大学章文信副教授,课题组博士生牛俊骅,日本基础生物学研究所Kensuke Kataoka 副研究员、Takayuki Kawaguchi 博士和 Jun-ichi Nakayama教授对本文亦有重要贡献。
(张川 程婷)