DNA 6mA:真核生物中一種新的表觀遺傳修飾

DNA 6mA:真核生物中一種新的表觀遺傳修飾

要了解6mA,我們要先了解什麼是表觀遺傳。

DNA 6mA:真核生物中一種新的表觀遺傳修飾

我們都知道,人是由一個受精卵細胞複製分裂變化而來的。理論上人身上幾乎所有細胞的基因序列都是一致的。基因序列通過轉錄翻譯等過程可以編碼表達蛋白質。

蛋白質,核酸,多糖等生物大分子參與構成了我們的細胞和人體。我們人與人之間長得不一樣是因為我們的基因序列不同,那為什麼我們身體的細胞也都長得不一樣呢?

這就涉及到了基因序列上個各種修飾,比如甲基化,羥甲基化等。這些修飾不改變基因序列,卻能夠影響基因的表達,最終影響細胞的形態和功能。這就是表觀遺傳(Epigenetic)

在表觀遺傳學中DNA甲基化是最基本的表觀修飾方式。在真核生物中,最常見的甲基化修飾是5-甲基胞嘧啶胞嘧啶(5mC),N6-甲基腺嘌呤(6mA,或m6A)則是是在腺嘌呤環第6位添加了一個甲基。

2015年同一期的Cell上連刊兩篇關於真核生物基因組6mA的文章;2016年,Nature上刊登了在小鼠胚胎幹細胞中發現6mA修飾的文章,2018年,中國學者利用三代測序技術,首次破譯了人類DNA N6-甲基嘌呤(6mA)的修飾圖譜,並發表在

Molecular Cell,不僅將真核生物基因組6mA的相關研究推向了新高度。

DNA 6mA:真核生物中一種新的表觀遺傳修飾

科學家們採用多種方法對 6mA 做了分佈特徵和功能探索,發現6mA比想象中的複雜:雖然丰度較低,但可能存在重要的生物學功能。

一、DNA 6mA的丰度

DNA 6mA在真核生物中的研究相當緩慢,主要原因是其在基因組上的丰度特別低,尤其是在哺乳動物中,基本上是每百萬個腺嘌呤中大概只有不到10個位點是6mA(常用計算單位是p.p.m (part per million dAs)。

二、DNA 6mA的研究方法

目前我們常用的DNA 6mA研究方法大概有4種。

主要是:

(1)基於免疫沉澱法

(2)限制酶切法

(3)LC-MS/MS法

(4)三代單分子測序(包括Pacbio平臺和Oxford Nanopore平臺測序法)

三、DNA 6mA的生物學功能

6mA的丰度這麼低,研究如此困難,那它到底是不是一種真正有用的表觀標記(epigenetic marker)呢,還是隻是混雜在5mC裡的吃瓜群眾,並沒有什麼作用?

目前科學家較為認可的6mA參與的生物學功能是:

1. 可能參與基因的轉錄

2. 可能參與核小體的定位

3. 可能作為一種表觀Marker

這些名詞聽著似乎有些陌生,其實DNA甲基化在醫學中的研究方向相當廣泛。

比如:腫瘤疾病的分型研究;衰老研究;生長髮育研究,藥物療效,免疫治療等,你能想到的醫學研究方向,都與我們的DNA甲基化相關。而隨著6mA的深入研究,相信更能帶給我們不一樣的驚喜。

參考文獻:

Xiao, C.L., et al., N(6)-Methyladenine DNA Modification in the Human Genome. Mol Cell, 2018. 71(2): p. 306-318 e7.

Fu Y, Luo G Z, Chen K, et al. N6-methyldeoxyadenosine marks active transcription start sites in Chlamydomonas[J]. Cell, 2015, 161(4): 879-892.

Zhang G, Huang H, Liu D, et al. N6-methyladenine DNA modification in Drosophila[J]. Cell, 2015, 161(4): 893-906.

Wu T P, Wang T, Seetin M G, et al. DNA methylation on N6-adenine in mammalian embryonic stem cells[J]. Nature, 2016.

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