2016年11月10日，《Molecular Cell》雜志在線發(fā)表了題為”Cooperative Action between SALL4A and TET Proteins in Stepwise Oxidation of 5-Methylcytosine”的研究文章，報道了在小鼠胚胎干細(xì)胞中，SALL4A蛋白與TET家族雙加氧酶共同調(diào)節(jié)增強(qiáng)子上5-甲基胞嘧啶（5mC）的氧化過程。

　　哺乳動物DNA的胞嘧啶甲基化修飾被認(rèn)為是zui穩(wěn)定的表觀遺傳修飾，在維持性DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的作用下，親代細(xì)胞基因組的DNA甲基化信息經(jīng)過有絲分裂以半保留復(fù)制的方式傳遞給子代細(xì)胞。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，TET家族蛋白能夠?qū)?mC逐步氧化成5-羥甲基胞嘧啶（5hmC）、5-醛基胞嘧啶（5fC）和5-羧基胞嘧啶（5caC），并走向zui終的去甲基化。這種動態(tài)變化拓展了DNA甲基化所承載的表觀遺傳信息的可塑性。在基因組上，5mC的氧化受到嚴(yán)格地控制，在某些基因組區(qū)域，5hmC會穩(wěn)定存在，而在別的基因組區(qū)域5hmC只是進(jìn)一步氧化和去甲基化的中間體。這一選擇性事件的分子基礎(chǔ)尚不明朗。

　　本研究利用穩(wěn)定同位素標(biāo)記的細(xì)胞培養(yǎng)（SILAC）聯(lián)合親和純化與蛋白質(zhì)定量質(zhì)譜技術(shù)，發(fā)現(xiàn)鋅指結(jié)構(gòu)域蛋白SALL4A傾向于結(jié)合含有5hmC修飾的DNA。SALL4是早期胚胎發(fā)育過程中的一個重要基因，它的突變會導(dǎo)致常染色體顯性遺傳的Duane-radial ray綜合癥。Sall4基因敲除的小鼠胚胎在圍著床期即停止發(fā)育，并很快死亡。本研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠胚胎干細(xì)胞中，SALL4A蛋白主要定位于增強(qiáng)子，其與染色質(zhì)的結(jié)合在很大程度上依賴于TET1蛋白。進(jìn)一步分析基因組上SALL4A結(jié)合位點(diǎn)的胞嘧啶修飾狀態(tài)發(fā)現(xiàn)，這些位點(diǎn)上缺乏穩(wěn)定的5hmC，卻富集了進(jìn)一步氧化的產(chǎn)物5fC和5caC，提示SALL4A可能促進(jìn)5hmC的進(jìn)一步氧化。果然，敲除Sall4導(dǎo)致在原先的SALL4A結(jié)合位點(diǎn)上積累較高水平的5hmC，因為敲除Sall4降低了TET2的穩(wěn)定結(jié)合，不利于5hmC的進(jìn)一步氧化。

　　這一工作豐富了對TET家族蛋白調(diào)控的DNA氧化和去甲基化過程的理解，并提出了5mC的協(xié)同性遞進(jìn)氧化概念。促進(jìn)了對DNA甲基化的動態(tài)性及其在胚胎干細(xì)胞功能及重編程中作用的理解。

　　中國科學(xué)院生物物理研究所朱冰研究員和張珠強(qiáng)副研究員為本文的共同通訊作者。朱冰課題組的熊俊博士和張珠強(qiáng)副研究員為本文的并列*作者。同濟(jì)大學(xué)的高紹榮教授和陳嘉瑜博士，北京生命科學(xué)研究所的陳涉研究員、丁小軍和許雅麗，中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心的汪海林研究員和黃華博士，中國科學(xué)院上海生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所的徐國良研究員，日本熊本大學(xué)的Ryuichi Nishinakamura教授也參與了本項研究。該研究得到國家自然科學(xué)基金委、科技部、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項和美國霍華德•休斯醫(yī)學(xué)研究所青年科學(xué)家項目的資助。

圖示：SALL4A促進(jìn)由TET1和TET2介導(dǎo)的5mC氧化過程