徐國良院士Nature發表表觀遺傳學重要成果

　　表觀遺傳學修飾可以在不改變DNA序列的情況下調控基因的活性，而且這種修飾會受到環境因素的影響。DNA甲基轉移酶（DNMT）介導的胞嘧啶甲基化是哺乳動物基因組最常見的一種表觀遺傳學修飾，在基因組印記、X染色體失活等重要過程中起到了關鍵性作用。TET家族的雙加氧酶能夠逐步氧化5-甲基胞嘧啶，由此實現去甲基化。

　　迄今為止，人們還不完全清楚胞嘧啶甲基化和去甲基化在小鼠胚胎發育中的功能意義。十月十九日，中科院和Wisconsin-Madison大學的研究團隊在Nature雜志上發表了一項重要研究成果。他們發現，TET介導的DNA去甲基化通過調節Lefty–Nodal信號通路控制原腸胚形成（gastrulation）。文章通訊作者是中科院上海生科院生化與細胞生物學研究所的徐國良（Guo-Liang Xu）院士和Wisconsin-Madison大學的Xin Sun。

　　這項研究顯示，在小鼠中失活全部Tet基因會導致原腸胚形成（gastrulation）缺陷，而這種缺陷與Nodal信號傳導過于活躍有關。引入Nodal單突變等位基因，可以在一定程度上恢復小鼠的表型。研究人員指出，Nodal信號傳導增強很可能是因為Lefty1和Lefty2基因表達水平減少，這兩個基因編碼Nodal信號傳導的抑制子。

　　進一步研究表明，Lefty基因表達減少與DNA甲基化水平提升有關。在缺乏Tet的胚胎中破壞Dnmt3a和Dnmt3b，Lefty–Nodal信號傳導和形態發生能大部分恢復正常。此外，特異性去除雙加氧酶活性的Tet點突變會造成類似的形態和分子異常。這項研究為人們揭示了一種基本的表觀遺傳學機制。該機制以DNA甲基化和去甲基化動態為特征，對早期軀體模式形成的關鍵信號通路至關重要。

　　轉座元件和其他重復DNA序列往往會受到甲基化和轉錄沉默。不過，人們對這些區域的抗沉默機制還知之甚少。北京生命科學研究所（NIBS）的研究人員對此進行深入研究，揭示了BRAT1和BRP1防止轉錄沉默的分子機制。這項研究發表在六月七日的Nature Communications雜志上。

　　哺乳動物細胞的甲基化模式是在發育過程中逐漸形成的，比如說在胚胎著床前會發生大規模的基因組去甲基化。加州大學和臺灣中央研究院的科學家們對發育53至 137天的人類胎兒生殖細胞（prenatal germline cell）進行研究，揭示了人類胎兒生殖細胞中的去甲基化動態。

　　在單細胞中揭示DNA甲基化與基因表達的直接關聯還比較困難。這是因為細胞之間存在較大的差異，又不能同時檢測一個細胞的轉錄組和甲基化組。加州大學范國平教授和同濟大學薛志剛教授領導團隊解決了這個問題。他們在Genome Biology雜志上發布了自己開發的新測序方法——scMT-seq。這種方法能夠同時分析單個細胞的轉錄組和甲基化組。（更多詳細信息參見：同濟大學發布單細胞測序新技術）

　　作者簡介：

　　徐國良 研究員，中科院院士，博士生導師

　　1981.9-1985.7：浙江大學(原杭州大學)生物系，學士；1985.9-1989.8：中國科學院遺傳所，碩士；1989.9-1993.3：德國馬普分子遺 傳學研究所，博士；1993.3-1994.7：德國馬普分子遺傳學研究所，博士后；1994.8-1995.9：新加坡國立大學生命科學中心，實驗室主任；1995.1-2000.3：美國哥倫比亞大學遺傳發育系，博士后；2000.4-2001.7：美國哥倫比亞大學醫學系，博士后；2001.8-2006.7：任中國科學院與德國馬普學會國際合作青年科學家小組組長，2002年入選中科院“百人計劃”，并獲得“國家杰出青年科學基金”。近年主要從事動物發育(包括胚胎與成體干細胞分化)過程中DNA甲基化及組蛋白修飾在基因表達調控中的作用及其分子機理的研究