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“不精确”助表观修饰可塑可遗传

2020-07-21 中国科学报 唐一尘
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  清华大学生命学院颉伟研究组与中国科学院生物物理研究所朱冰研究组合作,阐明了表观遗传修饰在不精确的维持机制作用下,如何稳定遗传的基本机理。7月20日,相关论文刊登于《自然—遗传学》。该研究系统地分析了表观修饰如何在不精确遗传模式下实现稳定且可塑性遗传,发现了表观修饰临近区域依赖的修正新机制。

  在细胞分裂复制过程中,基因组信息会传递给子代细胞,同时表观遗传修饰信息也会传递给子代以维持细胞状态。与基因组不同的是,表观遗传在代间的传递是不精确却稳定的,并且具有高度的可塑性,这使得表观基因组能随着细胞命运的转变而改变,并最终帮助维持细胞特定的状态。然而,表观遗传的稳定传递是如何实现的至今仍然知之甚少。

  在该研究中,研究人员建立了一种DNMT1-only小鼠胚胎干细胞系,并发现这些单细胞克隆群体细胞DNA甲基化仍然呈现内部细胞的异质性,同时仍能在细胞扩增及分化过程中稳定地传递。

  研究人员表示,DNMT1(DNA甲基转移酶)具有不精确的甲基化维持活性和低水平从头甲基化活性,导致自发表观遗传突变的产生。这些表观遗传突变在细胞传代过程中倾向于进行自我修复。而该修复可能正是因为DNMT1的不精准活性,并且这种不精准活性还能完成对不同起始甲基化水平的稳定遗传,进而同时实现表观修饰的可塑性和可遗传性。

  研究人员指出,这样一套表观遗传可塑性遗传机制的核心是基于对邻近区域甲基化水平敏感的DNMT1活性的调节—稳定系统。该研究为理解表观遗传修饰的遗传以及不同调控元件上DNA甲基化的维持机制提供了新思路。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41588-020-0661-y

打印 责任编辑:侯茜
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