網站地圖聯系我們English中國科學院
首 页中心介紹機構設置研究隊伍重大項目科研成果研究生教育科學傳播院地合作信息公開
 
  您現在的位置:首頁 > 科研進展
 
    汪海林组发现哺乳动物存在DNA 6mA新来源
    2020-05-04 | 编辑: | 【 】【打印】【關閉

      中國科學院生态环境研究中心環境化學與生態毒理學國家重點實驗室汪海林研究组在哺乳动物基因组DNA N6-甲基腺嘌呤研究方面取得新进展。他们发展了一套独有的、无污染的6mA分析方法,在哺乳动物细胞系中检测到的6mA并不依赖于甲基化转移酶,并发现了DNA聚合酶依赖的DNA 6mA新来源。相关工作近日以N6-methyladenine is incorporated into mammalian genome by DNA polymerase爲題在Cell Research雜志上發表。 

      DNA N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenine, 6mA)是一种在原核生物中广泛存在的表观遗传修饰,但是高等真核生物中6mA的存在一直是一个难解的谜。2015年,汪海林组与陈大华组合作在Cell上发表了关于果蝇DNA 6mA修饰的研究成果。哺乳动物DNA 6mA的研究也随后开启了新的里程。但是,由于哺乳动物DNA在样品制备和分析过程中,容易受到原核生物DNA污染,而原核生物6mA 水平远高于哺乳动物的,为哺乳动物DNA 6mA的准确检测与研究带来巨大挑战。同时,研究人员也因此困惑:哺乳动物基因组DNA中是否存在复制后可遗传性的N6-腺嘌呤甲基化修飾?該問題一度引起業內廣泛關注與爭議。 

      为了回答这一问题,汪海林研究组发展了一套独有的、无污染的6mA分析方法,在样品预处理、超高效液相色谱串联质谱(UHPLC-MS/MS)分析中排除可能的原核生物DNA的污染,可获得准确的6mA信号。利用这一先进的分析方法,在三种人细胞系和小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells, mES细胞中检测到6mA(图1a, b)。研究还发现6mA可在细胞G1期累积。 

      爲了進一步探索6mA的來源,該組采用他們研發的一種獨特的穩定同位素標記方法。該法使用[15N5]-dA作爲初始示蹤劑處理細胞。其中,[15N5]-dA通過補救合成途徑以[15N4]-dA的形式掺入基因组DNA中。理论上也可用于识别哺乳动物细胞内甲基化转移酶产生的6mA ([15N4]-6mA)。研究發現,經[15N5]-dA處理後,細胞DNA被[15N4]-dA有效標記,但未能在mESC等細胞系、不同細胞周期中檢測到任何[15N4]-6mA。該研究采用了第二種有效的同位素標記試劑,即[13CD3]-L-甲硫氨酸,但仍然未檢檢測到任何[13CD3]-6mA。以上結果表明,在哺乳動物細胞系中檢測到的6mA並不依賴于甲基化轉移酶。 

      图1. UHPLC-MS/MS 分析哺乳动物细胞基因组DNA 6mA

      他們推測細胞內6mA來源于特定DNA聚合酶的活動。據此,采用6mA核苷直接處理mES細胞,基因組DNA中可檢測到劑量依賴的6mA摻入。隨後,分別用同位素標記的[15N5]-6mA和RNA核苷[CD3]-m6A處理細胞進行驗證,可分別檢測到[15N5]-6mA和[CD3]-6mA掺入。那么mES细胞6mA是如何进入基因组的呢?研究发现,与非同步化的细胞相比,G1期细胞中DNA聚合酶X家族成员非模板依赖性的Polλ的mRNA表达增加,而Poly λ敲低则显著降低了G1期和sub G1期6mA水平。且Polλ敲除可导致[CD3]-m6A處理摻入的6mA減少。 

      上海生科院徐國良院士等參與了這一課題研究。 

      原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41422-020-0317-6 

        

      環境化學與生態毒理學國家重點實驗室 

      2020年5月4日 

      建议您使用IE6.0以上版本浏览器 屏幕设置为1024 * 768 为最佳效果
    版权所有:中國科學院生态环境研究中心 Copyright 1997-
    地址:北京市海淀区双清路18号 100085 京ICP備05002858號 京公網安備:110402500010號