世界名校Science杂志发表DNA新研究 -DNA|甲基化-生物通

摘要：传统的DNA分析研究属于狭义的遗传学范畴，近期科学家们越来越发现DNA甲基化在生物遗传方面的重要作用，因此表观遗传学逐渐受到了科学家们的关注，近期来自生命科学领域研究数一数二的加州大学伯克利分校的研究人员利用新型测序技术，分析了多种植物，真菌和动物的基因组中DNA甲基化的程度，了解了DNA甲基化在进化过程中的演变规律。这一研究成公布在Science杂志上。
生物通报道：传统的DNA分析研究属于狭义的遗传学范畴，近期科学家们越来越发现DNA甲基化在生物遗传方面的重要作用，因此表观遗传学逐渐受到了科学家们的关注，近期来自生命科学领域研究数一数二的加州大学伯克利分校的研究人员利用新型测序技术，分析了多种植物，真菌和动物的基因组中DNA甲基化的程度，了解了DNA甲基化在进化过程中的演变规律。这一研究成公布在Science杂志上。
表观遗传的改变（基因组DNA甲基化、组蛋白修饰等）以及转录因子与DNA的相互作用都可以在转录水平调控基因的表达，并与生物体正常生理过程以及疾病发生发展密切相关。
这种可改变DNA的外部影响是陆地植物和动物的某种进化优势。这种化学修饰或称DNA的甲基化可使细胞具有不同的特征和功能，尽管它们所含的遗传物质是相同的。这些发现为人们就外在因子在影响基因组时所扮演的角色增添了线索，而这些外在因子并非由DNA本身所编码的。这种学科被称作表观遗传学。DNA甲基化模式在所有类型的现象中（在这些现象中基因被启动或关闭）都扮演着一种角色：从色彩绚烂的花朵到癌性肿块的生长。环境因素也会促使可影响到未来世代的表观遗传变化；例如，一名吸烟的孕妇是否会引起胎儿的表观遗传学变化。
研究人员利用DNA测序技术，分析了DNA甲基化模式和甲基化基团，分析了17种真核生物的甲基化情况，发现与通过有性繁殖的陆地植物及动物不同，可无性生殖的单细胞动物和真菌很少或没有DNA的甲基化。
这17种真核生物分别是5种植物、5种真菌和7种动物基因组中的DNA甲基化的情况。研究人员发现，与通过有性繁殖的陆地植物及动物（它们的DNA有着广泛存在的甲基化）不同，可无性生殖的单细胞动物和真菌很少或没有DNA的甲基化。尽管DNA甲基化在进化上是一种古老的反应，但它还是会增加基因突变的可能性，因此DNA甲基化的丧失在各种生物中还是相对比较常见的。它们发生在真菌进化的早期以及植物和动物进化的晚期。然而，这一研究显示，陆地植物和动物的基因组仍然存在着广泛分布的甲基基团；这表明尽管有发生突变的危险，DNA甲基化在更复杂的有性繁殖生物中仍然是重要的。
国内DNA甲基化研究也属于热点研究，近期来自中国科学院上海生命科学研究院的研究人员就发表了起始性DNA甲基化发生的分子新机制，这从功能上揭示了组蛋白H3K4甲基化与DNA甲基化之间的直接联系，加深了人们对DNA甲基化发生机制的认识。
研究人员用酿酒酵母作为研究系统，在本身不存在甲基化的酵母基因组上建立DNA甲基化谱式，揭示了组蛋白H3N端尾部对于DNA甲基化不可或缺的作用。进一步研究发现，辅助因子Dnmt3L能通过其PHD结构域与第四位赖氨酸未甲基化的组蛋白H3发生相互作用，进而招募DNA甲基转移酶Dnmt3a到靶位点发生起始性DNA甲基化。这一研究首次从功能上揭示了组蛋白H3K4甲基化与DNA甲基化之间的直接联系，加深了人们对DNA甲基化发生机制的认识。
（生物通：万纹）
原文检索：
Genome-Wide Evolutionary Analysis of Eukaryotic DNA Methylation
Assaf Zemach, Ivy E. McDaniel, Pedro Silva, Daniel Zilberman*
Eukaryoticcytosine methylation represses transcription, but also occurs in thebodies of active genes, and the extent of methylation biologyconservation is unclear. Here, we quantify DNA methylation in 17eukaryotic genomes and find that gene body methylation is conservedbetween plants and animals, whereas selective methylation of transposonsis not. We show that methylation of plant transposons in the CHGcontext extends to green algae, and present evidence for RNA-directedDNA methylation of fungal genes. Exclusion of histone H2A.Z frommethylated DNA is conserved between plants and animals. Our datademonstrate that extant DNA methylation systems are mosaics of conservedand derived features, and indicate that gene body methylation is anancient property of eukaryotic genomes.
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