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北大、中科院Cell子刊發(fā)布表觀遺傳學(xué)重要發(fā)現(xiàn)
點(diǎn)擊次數(shù)：723 發(fā)布時(shí)間：2014-9-15
來自中科院上海生命科學(xué)研究院和北京大學(xué)的研究人員在新研究中發(fā)現(xiàn)，哺乳動(dòng)物受精卵中的雄性和雌性原核DNA均經(jīng)歷了廣泛的主動(dòng)和被動(dòng)去甲基化。這些研究結(jié)果發(fā)布在9月11日的《細(xì)胞干細(xì)胞》（cell stem cell）雜志上。
中科院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所的徐國良（Guo-Liang Xu）研究員、李勁松（Jinsong Li）研究員以及北京大學(xué)的湯富酬(Fuchou Tang)研究員是這篇論文的共同通訊作者。
基因組表觀遺傳重組出現(xiàn)在細(xì)胞發(fā)育潛能發(fā)生變化的時(shí)期。早期植入前胚胎的表觀遺傳重編程對于細(xì)胞分化和胚胎的生長發(fā)育至關(guān)重要，這涉及到表觀遺傳印記（尤其是DNA甲基化）的消除和重建過程。配子特異性5-甲基胞嘧啶(5mC)模式是哺乳動(dòng)物精子和卵母細(xì)胞表觀基因組的重要特征，在早期胚胎發(fā)生過程中這一模式經(jīng)歷重編程，從而建立起*的發(fā)育潛能。
以往的研究表明，在受精卵中父系基因組會(huì)經(jīng)歷主動(dòng)去甲基化，而母系基因組則可保持甲基化的狀態(tài)不變，直到隨后的卵裂過程中通過DNA復(fù)制被動(dòng)去甲基化。研究人員認(rèn)為，主動(dòng)去甲基化的過程主要依賴于Tet家族雙加氧酶和胸腺嘧啶DNA糖基化酶(TDG)。Tet酶可將DNA中的5mC(5-甲基胞嘧啶)和5hmC(5-羥甲基胞嘧啶)進(jìn)一步氧化為第7種堿基:5-羧基胞嘧啶(5caC);而 TDG可以特異性地識(shí)別這一新的堿基修飾形式,并將其從基因組中切除。這一DNA主動(dòng)去甲基化的途徑為：5mC→5hmC→5caC→C（延伸閱讀：中科院徐國良Nature文章）。
在這篇文章中，研究人員報(bào)道稱發(fā)現(xiàn)在有絲分裂之前母系和父系基因組均經(jīng)歷了廣泛的主動(dòng)和被動(dòng)去甲基化。采用DNA復(fù)制抑制劑阿非迪霉素（aphidicolin）可以阻斷被動(dòng)去甲基化，而在雄性和雌性原核中刪除Tet3則可破壞主動(dòng)去甲基化。在主動(dòng)去甲基化位點(diǎn)，5mCs被處理為未經(jīng)修飾的胞嘧啶。令人驚訝的是，從受精卵中刪除TDG不會(huì)影響去甲基化過程，這表明在Tet3介導(dǎo)氧化的下游存在有其他的去甲基化機(jī)制。