哺乳动物甲基化基因组

终于等到你，还好没放弃—哺乳动物甲基化新形式—N6-mA

很长一段时间里，研究发现哺乳动物基因组中的DNA甲基化修饰只有5mC，而不存在其他的甲基化形式。近期Natu...

很长一段时间里，研究发现哺乳动物基因组中的DNA甲基化修饰只有5mC，而不存在其他的甲基化形式。近期Nature上发表的一篇文章，彻底推翻了这一观点。文章发现在小鼠胚胎干细胞（ESC）中存在N6-mA。同时发现N6-mA在哺乳动物进化及不同器官分化中起重要作用。

DNA methylation on N6-adenine in mammalianembryonic stem cells

1研究亮点

作者运用SMRT测序对染色质免疫共沉淀富集的DNA序列进行SMRT测序（SMRT-CHIP）（Figure 1），确定了ESC中存在N6-mA，及其相关的脱甲基酶，并通过质谱LC-MS/MS等分析验证ESC中存在N6-mA。

Figure 1 SMRT-ChIP 方法确定哺乳动物基因组中的N6-mA a. SMRT-ChIP原理图

b.SMRT测序中ESC中N6-mA信号

c. 质谱分析确定ESC中的N6-mA

d. ESC中N6-mA的频率

2研究结果

1、用SMRT技术及MS分析确定ESC中存在N6-mA，并且90%以上的SMRT-Chip的reads落于H2A.X富集区域，在基因间区含量最为丰富；

2、通过MS分析及免疫印迹确认Alkbh1敲除的ESC中，N6-mA显著上升，并通过脱甲基酶活性及供给寡核苷酸的救援试验，表明Alkbh1在ESC中编码N6-mA的脱甲基酶(Figure 2)；

Figure 2 Alkbh1在ES细胞中编码N6-mA的脱甲基酶

3、通过RNA-seq检测Alkbh1敲除的ESC表达，发现550个基因表达显著下调，而这些基因多位于ChrX上，并通过RT-qPCR验证，表明N6-mA水平的上升会导致ESC上ChrX的基因沉默，并与ChrX上的晚期full-length L1 elements呈正相关；

Figure 3 Alkbh1的敲除会抑制ESC上ChrX的基因表达及young full-length L1 elements

a, Alkbh1的敲除的ESC(KO)与对照组(WT)的RNA-seq 分析比较. 蓝色：下调基因

b, 大部分下调基因位于ChrX上

c, 下调基因的qRT–PCR分析

d, 转座子表达RT-qPCR 分析

4、NGS对N6-mA DIP-seq(N6-mA DNA与抗N6-mA的抗体免疫反应)测序及DIP-seq证实N6-mA主要分布于基因间隔区，并分布在young full-length L1 elements中，同时，并通过qPCR验证，N6-mA在young full-length L1 element的沉积与L1 elements进化时间呈负相关。

作者通过新型的方法(SMRT-Chip)在哺乳动物中发现N6-mA的存在。在Alkbh1敲除的ESC中， N6-mA表达量显著上升，同时和LINE-1转座子的进化时间呈负相关，和转座子临近的增强子及基因有关，总之，在哺乳动物ES细胞中发现的N6-mA，是早期胚胎形成中是一个新型的表观调节，在表观遗传学、干细胞、发育生物中有重要作用。

参考文献：

Tao P. Wu et al., DNA methylationon N6-adenine in mammalian embryonic stem cells. Nature, 2016.

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