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中科院Nature子刊c遺傳新成果

閱讀:380發(fā)布時間:2013-6-17

 來自*動物研究所、北京大學的研究人員在新研究中,解析了小鼠精子發(fā)生過程中5-羥甲基胞嘧(5-hydroxymethylcytosine,5hmC)的動態(tài)機制,相關論文“Dynamics of 5-hydroxymethylcytosine during mouse spermatogenesis”發(fā)表在6月13日的《自然通訊》(Nature Communications)雜志上。來自中科院動物研究所的韓春生(Chunsheng Han)研究員和北京大學生命科學學院的湯富酬(Fuchou Tang)研究員是這篇論文的共同通訊作者。精子發(fā)生(spermatogenesis)是一高度特化的細胞復雜分化過程,包括精原細胞發(fā)育為精母細胞,精母細胞經過兩次減數分裂成為圓形精細胞,然后圓形精細胞經過細胞變態(tài)形成精子。該過程以減數分裂、染色質重建與包裝、轉錄重組等生殖細胞特異性事件為特征,表觀遺傳修飾在減數分裂重組、聯會復合物的形成、姊妹染色體的結合、減數分裂后精子的變態(tài)、基因表達阻遏和異染色質形成過程中發(fā)揮著重要作用。

DNA甲基化是zui早發(fā)現的表觀遺傳修飾途徑之一,是指在DNA甲基化轉移酶的作用下,將S-腺苷*提供的甲基基團共價結合到CpG二核苷酸的胞嘧啶5’碳位上,形成5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5mC)的過程。近年來的研究發(fā)現,通過Tet家族雙加氧酶(dioxygenases),還可將5mC轉化成另外一種修飾形式:5-羥甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hmC)。這些表觀遺傳學修飾也被稱為DNA的第5種,和第6種堿基。研究證實,在原始生殖細胞(PGC)重編程和生殖細胞發(fā)育過程中存在有5mC和5hmC的動態(tài)變化,表明兩者在減數分裂和印記基因的表觀重編程,以及轉錄調控中均起著重要的作用。

在這篇新文章中,研究人員對5hmC在精子發(fā)生過程中的整體動態(tài)模式進行了解析。首先,他們采用液相色譜-串聯質譜法對8個時期的小鼠精原細胞中的5hmC進行了定量,隨后采用化學標記與富集技術結合深度測序,在各個基因組區(qū)域繪制了5hmC的分布。研究人員發(fā)現在與蛋白質編碼基因、piRNA前體基因和重復元件相關的基因組區(qū)域,5hmC存在位置差異,發(fā)生了動態(tài)改變。并且,5hmC的含量與RNA-seq定量的各種轉錄物水平有關。這些結果表明,5hmC在小鼠基因組中高度有序的變化,對于精原細胞的分化至關重要。新研究對于深入了解表觀遺傳修飾在生殖細胞發(fā)生發(fā)育過程中的作用,以及研究男性不育等相關疾病機制具有重要的意義。


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