來自華東師范大學、中科院生物物理研究所等機構的研究人員,提供了令人信服的證據證實H3K9甲基化促進了哺乳動物中的DNA維持性甲基化,但并非是其必要條件。研究結果發布在8月24日的《自然通訊》(Nature Communications)雜志上。
華東師范大學的翁杰敏(Jiemin Wong)教授,與中科院生物物理研究所的李國紅(Guohong Li)研究員是這篇論文的共同通訊作者。
翁杰敏教授長期從事細胞核激素受體調控基因表達的分子機制以及表觀遺傳分子機制方面的研究,其領導的實驗室研究細胞核激素受體共調控因子并獲得許多 突破性成果。2013年,其證實ABH2借助它的DNA烷基化修復活性,參與維持了核糖體DNA(Ribosomal DNA ,rDNA)基因完整性和轉錄。研究論文發表在8月22日的《Cell Reports》雜志上。2016年8月,與華東師范大學的李紀文副教授合作,將UHRF1確定為熱休克蛋白Hsp90一個新的客戶蛋白,并闡明了UHRF1穩定性和功能的調控作用。研究論文發表在JBC雜志上。
李國紅研究組則主要從事染色質結構和表觀遺傳調控的研究,重點研究胚胎干細胞發育分化過程中染色質高級結構動態變化及其表觀遺傳調控的分子機理,闡 明染色質高級結構動態調控在細胞命運決定中的生物學功能和分子機理。2014年,李國紅研究員和朱平研究員領導中科院生物物理所的研究人員利用低溫電子顯 微鏡技術,首次解析了30nm的高分辨率三維結構并提出了一種全新的染色質纖維結構模型。這一研究成果公布在Science雜志上。
在這篇Nature Communications新文章中,作者們指出胞嘧啶DNA甲基化是一種保守的表觀遺傳修飾,在轉錄調控和基因組穩定性中起最重要作用。在哺乳動物 中,DNA甲基化主要發生在CG二核苷酸上,對于胚胎發育、轉錄調控、異染色質形成、X染色體失活、印記和基因組穩定性至關重要。DNA甲基化模式建立和 維持的機制一直是表觀遺傳研究的核心問題。
組蛋白修飾在調控染色質結構與功能中起重要作用。作為表觀遺傳調控的兩種重要機制,DNA 甲基化和組蛋白修飾必須協調發揮作用,越來越多的證據表明這兩種修飾之間存在串擾。一些來自模式生物的研究提出了一個有趣的問題:H3K9甲基化依賴性的 DNA甲基化途徑是否也存在于哺乳動物中。
在這里研究人員構建出了特異性破壞Uhrf1的H3K9me2/3結合活性的一種 Uhrf1基因敲入(KI)小鼠模型。他們發現純合子Uhrf1 KI小鼠能存活且具有生育力,在各種組織中DNA甲基化減少了大約10%。這種DNA甲基化減少廣泛發生于基因組中,并不只局限于H3K9me2/3富集 的重復序列。在體外,相比具有H3K9me2/3的重建核小體,UHRF1以更高的親和力結合了具有半甲基化CpGs的核小體。他們還證實核小體定位影響 了UHRF1結合甲基化DNA。
因此,盡管新研究支持H3K9甲基化促進了DNA甲基化,但它也第一次證實了在哺乳動物中DNA維持性甲基化很大程度上獨立于H3K9甲基化。
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