大规模甲基化转录因子阅读器研究获突破
近日，复旦大学人类表型组研究院研究员丁琛团队在《尖端科学》发表最新研究成果。该团队首次实现大规模甲基化转录因子阅读器的鉴定及功能研究，提供了最全面的转录因子—被修饰DNA相互作用组，涵盖70%的转录因子。这些数据集将有助于该领域其他研究人员深入挖掘不同层次的表观遗传调控机制。
转录是将遗传信息由DNA复制到RNA的过程，是蛋白质生物合成的第一步，相当于对DNA进行“解码”和“翻译”的起始。转录因子是调控生物体转录过程的重要物质。丁琛介绍，从已有的研究结果看，要理解DNA甲基化机制，首先要识别出将甲基化信号转化为生物行为的DNA甲基化“阅读器”和“写入器”，即要确定与DNA甲基化动力学相关的蛋白质和DNA之间的相互作用，这对于破译通过甲基化方式开展的各类生物过程中的遗传“密码”至关重要。然而，因为转录因子在生物体内先天丰度的不足，迄今为止人们对于转录因子阅读器的大规模研究仍无能为力。
在此次研究中，研究人员首先通过聚合酶链反应扩增技术，以其原创技术——转录因子串联结合元件序列为模板，以不同修饰的胞嘧啶碱基为原料分别获得了5甲基胞嘧啶—TFRE序列、5羟甲基胞嘧啶—TFRE序列和5甲酰基胞嘧啶—TFRE序列。研究使用4种肿瘤细胞系和小鼠脑发育的5个时间点的核蛋白提取物，使用无标记定量质谱技术，共覆盖约70%的转录因子，提供全景式蛋白质组学下的转录因子和被修饰DNA的结合模式。该研究同时鉴定到多种特定修饰结合的转录共调解因子以及DNA结合蛋白等，并发现无修饰5胞嘧啶DNA序列结合转录因子主要执行常规功能；5羟甲基胞嘧啶DNA序列和5甲酰基胞嘧啶DNA序列结合转录因子主要参与发育、分化等功能。而且，该研究还全面解析了24个转录因子家族和35个转录因子结构域与甲基化修饰DNA结合的偏好性。
同时，研究人员对小鼠大脑发育过程中转录因子特异甲基化修饰DNA结合模式的动力学进行了实证研究，揭示鼠脑发育过程的全景式转录因子—被修饰DNA结合模式，阐明不同转录因子修饰的DNA复合物在控制不同基因表达中的作用。转录因子—被修饰DNA相互作用组在不同发育阶段具有不同的结合偏好性，进一步证明大脑发育过程中动态表观遗传调控所起的关键作用。
黄辛
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