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我国学者发现哺乳动物存在DNA 6mA新来源
2020年05月09日    作者: 王春霞 陈拥军    发布 : 化学科学部

在国家自然科学基金项目(项目编号:91743201和21527901)等资助下,中国科学院生态环境研究中心汪海林研究团队在生物分析与表观遗传领域取得新进展。他们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。相关研究工作以N6-methyladenine is incorporated into mammalian genome by DNA polymerase(N6-甲基腺嘌呤由DNA聚合酶掺入哺乳动物基因组)为题于2020年4月30日在线发表于Cell Research (https:// doi.org /10.1038/s41422-020-0317-6)。

(论文链接:https://www.nature.com/articles/s41422-020-0317-6)。

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,但高等真核生物中6mA的存在一直是一个难解之谜。2015年,汪海林研究组与中国科学院动物研究所陈大华组合作在Cell上发表了关于果蝇DNA 6mA修饰的研究成果。哺乳动物DNA 6mA的研究也随之开启了新的里程。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,为哺乳动物DNA 6mA的准确检测与研究带来巨大挑战。且哺乳动物基因组DNA是否存在复制后可遗传的N6-腺嘌呤甲基化修饰一度引起业内广泛关注与争议。

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)分析中排除了可能的原核生物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DNA中检测到6mA。研究还发现6mA可在细胞G1期累积。为进一步探索6mA的来源,他们采用自行研发的一种独特的稳定同位素标记方法,使用[15N5]-dA作为初始示踪剂处理细胞,使[15N5]-dA通过补救合成途径掺入基因组DNA中。研究发现,经[15N5]-dA处理后,细胞DNA被[15N4]-dA有效标记,但未能在小鼠胚胎干细胞等细胞系、不同细胞周期中检测到任何[15N4]-6mA。当采用[13CD3]-L-甲硫氨酸作为第二种有效的同位素标记时,仍然未检测到任何[13CD3]-6mA,表明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。

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图  6mA通过DNA聚合酶掺入基因组DNA

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