近日來(lái)自美國約翰·霍金斯大學(xué)的科學(xué)家們在人類(lèi)腎細胞和成年小鼠腦組織中解析了促使DNA序列發(fā)生與癌癥、精神疾病及神經(jīng)退行性疾病相關(guān)的關(guān)鍵性化學(xué)改變——DNA去甲基化的機制。相關(guān)研究論文在線(xiàn)發(fā)表在新一期的《細胞》（Cell）雜志上。

    DNA是生物遺傳密碼的攜帶者和傳遞者，DNA的核苷酸序列是遺傳信息的重要貯存形式。DNA通過(guò)轉錄的方式合成信使RNA，并最終指導合成功能性蛋白而執行細胞的各種生理任務(wù)，延續生物體機能。當在DNA的某些特殊位點(diǎn)的堿基上添入或除去甲基基團化學(xué)修飾時(shí)，則有可能引起染色體結構、DNA構象、DNA穩定性以及DNA與蛋白質(zhì)相互作用方式發(fā)生改變，從而影響基因表達。

    “通過(guò)這些研究我們了解了與人類(lèi)發(fā)育及癌癥和退行性疾病等相關(guān)的DNA甲基化狀態(tài)改變的相關(guān)過(guò)程及機制，”美國約翰·霍金斯大學(xué)醫學(xué)院細胞工程學(xué)研究所干細胞項目主任、神經(jīng)病學(xué)與神經(jīng)科學(xué)系教授宋洪軍（Hongjun Song）說(shuō)道。

    在這篇文章中研究人員首先利用幾種不同的化合物誘導細胞DNA上的胞嘧啶（C）發(fā)生甲基化改變，并在隨后觀(guān)察了甲基化胞嘧啶（mC）的變化。在兩天里，研究人員并未觀(guān)察到發(fā)生任何改變，然而當他們將一種稱(chēng)為T(mén)ET1的蛋白添加到細胞中時(shí)，發(fā)現某些甲基化的胞嘧啶轉化為了羥甲基胞嘧啶（hmC），而某些則逆轉為普通的胞嘧啶，這表明TET1促使DNA上的胞嘧啶發(fā)生了脫甲基化。而當研究人員向細胞中加入另一種Apobec1蛋白時(shí)，發(fā)現脫甲基化過(guò)程得以進(jìn)一步增強。

    “我們的研究清楚地揭示了DNA去甲基化的機制。研究結果表明細胞通過(guò)TET1促使DNA上的甲基化胞嘧啶轉變?yōu)榱u甲基胞嘧啶，而Apobec 1則進(jìn)一步促使羥甲基化胞嘧啶轉變?yōu)榘奏ぃ?rdquo;宋洪軍教授說(shuō)。

    在接下來(lái)的試驗中，研究人員對過(guò)去發(fā)表的一項研究工作展開(kāi)了更深入的研究。在當時(shí)發(fā)表的研究論文中宋洪軍曾證實(shí)電休克治療（ECT）中的電**可促使小鼠中大腦細胞的生長(cháng)，這一效應有可能是DNA甲基化狀態(tài)改變的結果。在新研究中，研究人員將研究小鼠分為ECT樣電**處理組及對照組，然后利用遺傳工具結合PCR技術(shù)對來(lái)自這些小鼠大腦組織細胞中的基因組微小區域進(jìn)行了擴增，隨后對這些DNA片段上胞嘧啶狀態(tài)進(jìn)行了比較分析。利用先進(jìn)的基因測序技術(shù)，研究人員分析了兩組小鼠腦細胞中DNA特殊區域的胞嘧啶甲基化狀態(tài)包括普通胞嘧啶、甲基化胞嘧啶、羥甲基胞嘧啶。研究結果表明ECT確實(shí)誘導DNA發(fā)生了去甲基化，而TET1是這一過(guò)程的關(guān)鍵性作用因子。

    “在這一研究中我們發(fā)現了與DNA去甲基化相關(guān)的兩個(gè)分子及相關(guān)的兩種信號途徑，揭示了調控DNA去甲基的機制。新研究發(fā)現為我們針對這一重要的過(guò)程開(kāi)發(fā)出與表觀(guān)遺傳學(xué)異常相關(guān)疾病的有效治療策略指明了新方向，”宋洪軍說(shuō)道。（來(lái)源：生物通 何嬙）