徐国良院士Nature发表表观遗传学新成果

　　2016年10月21日讯 表观遗传学修饰可以在不改变DNA序列的情况下调控基因的活性，而且这种修饰会受到环境因素的影响。DNA甲基转移酶（DNMT）介导的胞嘧啶甲基化是哺乳动物基因组最常见的一种表观遗传学修饰，在基因组印记、X染色体失活等重要过程中起到了关键性作用。TET家族的双加氧酶能够逐步氧化5-甲基胞嘧啶，由此实现去甲基化。

　　迄今为止，人们还不完全清楚胞嘧啶甲基化和去甲基化在小鼠胚胎发育中的功能意义。十月十九日，中科院和Wisconsin-Madison大学的研究团队在Nature杂志上发表了一项重要研究成果。他们发现，TET介导的DNA去甲基化通过调节Lefty-Nodal信号通路控制原肠胚形成（gastrulation）。文章通讯作者是中科院上海生科院生化与细胞生物学研究所的徐国良（Guo-Liang Xu）院士和Wisconsin-Madison大学的Xin Sun。

　　这项研究显示，在小鼠中失活全部Tet基因会导致原肠胚形成（gastrulation）缺陷，而这种缺陷与Nodal信号传导过于活跃有关。引入Nodal单突变等位基因，可以在一定程度上恢复小鼠的表型。研究人员指出，Nodal信号传导增强很可能是因为Lefty1和Lefty2基因表达水平减少，这两个基因编码Nodal信号传导的抑制子。

　　进一步研究表明，Lefty基因表达减少与DNA甲基化水平提升有关。在缺乏Tet的胚胎中破坏Dnmt3a和Dnmt3b，Lefty-Nodal信号传导和形态发生能大部分恢复正常。此外，特异性去除双加氧酶活性的Tet点突变会造成类似的形态和分子异常。这项研究为人们揭示了一种基本的表观遗传学机制。该机制以DNA甲基化和去甲基化动态为特征，对早期躯体模式形成的关键信号通路至关重要。

　　转座元件和其他重复DNA序列往往会受到甲基化和转录沉默。不过，人们对这些区域的抗沉默机制还知之甚少。北京生命科学研究所（NIBS）的研究人员对此进行深入研究，揭示了BRAT1和BRP1防止转录沉默的分子机制。这项研究发表在六月七日的Nature Communications杂志上。

　　哺乳动物细胞的甲基化模式是在发育过程中逐渐形成的，比如说在胚胎着床前会发生大规模的基因组去甲基化。加州大学和台湾中央研究院的科学家们对发育53至 137天的人类胎儿生殖细胞（prenatal germline cell）进行研究，揭示了人类胎儿生殖细胞中的去甲基化动态。

　　在单细胞中揭示DNA甲基化与基因表达的直接关联还比较困难。这是因为细胞之间存在较大的差异，又不能同时检测一个细胞的转录组和甲基化组。加州大学范国平教授和同济大学薛志刚教授领导团队解决了这个问题。他们在Genome Biology杂志上发布了自己开发的新测序方法--scMT-seq。这种方法能够同时分析单个细胞的转录组和甲基化组。