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科研進展

科學家發現DNA被動去甲基化在體細胞重編程中的新作用

發表日期:2017-09-28供稿:干細胞所 鄭輝 科教處 黃洲萍來源:放大 縮小

  DNA甲基化尤其是胞嘧啶的甲基化是最重要的表觀遺傳學修飾之一,多項生物學過程均涉及DNA甲基化水平的調控。近日,中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院鄭輝課題組通過研究細胞增殖過程中DNA甲基化(胞嘧啶的甲基化)的調控,發現DNA被動去甲基化的新作用。相關研究成果于2017年9月18日在線發表于Journal of Biological Chemistry上。 

  TET家族蛋白介導的DNA去甲基化被認為是主動去甲基化。另一方面,DNA在復制的過程中新合成的子鏈是沒有DNA甲基化的,需要由DNMT1在細胞周期的S期完成DNA 甲基化從母鏈到子鏈的遺傳。這一甲基化遺傳過程一般可以保證DNA甲基化在細胞增殖過程的穩定遺傳。但是,如果這一過程受到阻礙,DNA甲基化水平會有明顯降低,導致DNA的被動去甲基化。 

  鄭輝課題組在研究中發現,細胞增殖過程中的DNA的甲基化遺傳雖然主要是由DNMT1在細胞周期S期完成的。但是DNMT1在S期的工作并不完善,仍然需要其繼續在細胞周期的G2/M期以及G1期完成。這一需求在細胞增殖加快或者DNMT1表達受到抑制時更加明顯。這樣的情況就導致細胞的整體DNA甲基化水平在G1期明顯高于G2/M期。進一步的全基因組甲基化測序表明,這樣的差距更多地集中在一些在多能干細胞特異性高表達的基因上。因此,當被動組DNA去甲基化發生時,這些基因會發生更強的去甲基化。研究團隊通過進一步研究發現:促進細胞增殖或者抑制DNMT1表達,可以有效誘導被動DNA去甲基化,誘導一些多能性基因(Oct4,Nanog等)發生更強的去甲基化,從而進一步促進體細胞重編程。 

  課題組的前期研究已經發現體細胞重編程效率與細胞周期發生的次數而不是重編程的時間呈正相關。而該研究提示其中機制可能是:重編程過程中的每一次細胞周期都相當于在一些多能性基因上誘導去甲基化。 

  該研究受到國家自然科學基金以及廣東省自然科學基金的支持。

  論文鏈接

  

細胞在G1期中的DNA甲基化水平比在G2/M期中的高。被動的DNA去甲基化則進一步加大此類差距,進而調控下游通路。

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