中國(guó)海洋大學(xué)在Nucleic Acids Research發(fā)表關(guān)于DNA N6-腺嘌呤甲基化酶AMT1自調(diào)控模式的新成果 http://m.gerecailiao.cn　 2025年2月13日　 來(lái)源：華禹教育網(wǎng) 　　DNA N6-甲基腺嘌呤（N6-methyladenine, 6mA）已被報(bào)道參與真核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控等關(guān)鍵生物學(xué)過(guò)程 [1-6]。然而，6mA與轉(zhuǎn)錄的關(guān)系在不同真核生物中表現(xiàn)出明顯差異，其參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控的具體機(jī)制尚未充分闡明。嗜熱四膜蟲(chóng)（Tetrahymena thermophila）作為一種重要的單細(xì)胞真核模式生物，已被報(bào)道含有較高的6mA水平，由甲基化酶AMT1（Adenine Methyltran sferase 1）催化，且6mA與轉(zhuǎn)錄存在正相關(guān)關(guān)系，是研究6mA與轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制的理想體系。 　　2025年1月，中國(guó)海洋大學(xué)海洋生物多樣性與進(jìn)化研究所高珊課題組在Nucleic Acids Research（《核酸研究》）雜志發(fā)表題為“Methyl-dependent auto-regulation of the DNA N6-adenine methyltransferase AMT1 in the unicellular eukaryote Tetrahymena thermophila”（單細(xì)胞真核生物嗜熱四膜蟲(chóng)DNA N6-腺嘌呤甲基化酶AMT1的自調(diào)控）的研究成果。這項(xiàng)研究以四膜蟲(chóng)為模式材料，發(fā)現(xiàn)了6mA甲基化酶AMT1的自調(diào)控和轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制，并且探究了其在接合生殖時(shí)期的動(dòng)態(tài)分布及生理功能，為6mA作為表觀遺傳標(biāo)記在真核生物中參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控和其他生理功能調(diào)控提供了重要線索，為未來(lái)進(jìn)一步探索真核生物中6mA的功能調(diào)控機(jī)制奠定了理論基礎(chǔ)。 　　團(tuán)隊(duì)前期以四膜蟲(chóng)為研究材料，鑒定出AMT1是四膜蟲(chóng)的主要6mA甲基化酶 [7]。AMT1基因缺失會(huì)造成細(xì)胞生長(zhǎng)緩慢，且伸縮泡異常增大。然而，AMT1如何參與基因表達(dá)調(diào)控，從而影響細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育的分子機(jī)制仍未知。 　　該工作發(fā)現(xiàn)AMT1關(guān)鍵酶活位點(diǎn)突變后不僅導(dǎo)致全基因組6mA水平的顯著下降（圖1A-C），自身基因的mRNA水平和蛋白水平也顯著下降（圖1D-E）。通過(guò)對(duì)AMT1基因的染色質(zhì)環(huán)境進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其具有典型的6mA分布偏好性特征，包括：穩(wěn)定的核小體占位，高水平的H3K4me3和H2A.Z（圖1F），以及相對(duì)較高的6mA水平（圖1G）�；�于此，推測(cè)AMT1基因自身的轉(zhuǎn)錄水平可能受6mA調(diào)控。 　　圖1.  AMT1關(guān)鍵酶活位點(diǎn)突變后AMT1自身的mRNA水平，蛋白水平以及表觀遺傳標(biāo)記的分布情況。（A）AMT1的基因和蛋白模型。（B）AMT1突變后的6mA 免疫熒光染色結(jié)果。（C）AMT1突變后的6mA質(zhì)譜結(jié)果。（D）AMT1突變后AMT1（HA）的蛋白印跡結(jié)果。（E）AMT1突變后AMT1基因的mRNA表達(dá)水平。（F）AMT1基因的6mA、H2A.Z、H3K4me3及核小體分布。（G）所有基因的6mA水平。 　　進(jìn)一步地，該工作對(duì)AMT1突變株系進(jìn)行了單堿基分辨率的SMRT-CCS測(cè)序。結(jié)果發(fā)現(xiàn)， AMT1突變后6mA水平顯著下降（圖2A-B），與上述6mA免疫熒光染色和質(zhì)譜結(jié)果一致。更為重要的是，AMT1基因上的6mA水平明顯降低（圖2D-F）。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序也顯示，AMT1基因的mRNA表達(dá)水平隨之下降（圖2D）。上述結(jié)果表明AMT1可能是通過(guò)其催化活性調(diào)控自身基因的6mA水平，進(jìn)一步影響其轉(zhuǎn)錄水平。同時(shí)，該工作利用異位過(guò)表達(dá)野生型AMT1蛋白的拯救實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)野生型AMT1的回補(bǔ)可以回升AMT1基因的6mA水平和mRNA水平（圖2G）。上述結(jié)果證實(shí)了AMT1催化的6mA可調(diào)控自身的轉(zhuǎn)錄水平，形成了一個(gè)正反饋的轉(zhuǎn)錄激活機(jī)制。 　　圖2. AMT1突變和敲降后的6mA水平分析。（A）6mA甲基化模式。（B）AMT1突變和敲降后的6mA甲基化模式。（C）AMT1突變和敲降后的整體6mA分布情況。（D）AMT1基因的6mA分布和mRNA表達(dá)情況。（E）AMT1突變后AMT1基因的6mA 單分子模式。（F）AMT1突變和敲降后所有基因的6mA水平變化。（G）拯救細(xì)胞中AMT1基因的6mA和mRNA表達(dá)水平。 　　基于6mA與轉(zhuǎn)錄存在正相關(guān)關(guān)系，該工作還整合分析了AMT1敲除、突變、敲降三種細(xì)胞的SMRT-CCS和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，鑒定出141個(gè)高置信的AMT1-6mA依賴的基因。這些基因主要參與調(diào)控氧化還原酶活性，代謝以及跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)等通路，解釋了AMT1損傷后導(dǎo)致的生長(zhǎng)減緩以及伸縮泡異常增大等表型。這些發(fā)現(xiàn)為6mA參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控提供了更多證據(jù)，表明6mA可能作為一種轉(zhuǎn)錄激活的表觀遺傳標(biāo)記，參與細(xì)胞內(nèi)生理過(guò)程的調(diào)控（圖3）。 　　圖3. AMT1自調(diào)控和轉(zhuǎn)錄調(diào)控的模式圖。 　　該研究由中國(guó)海洋大學(xué)海洋生物多樣性與進(jìn)化研究所高珊課題組完成。高珊課題組博士生畢業(yè)生段麗麗和博士生李海程為該文章的共同第一作者。王媛媛副教授和高珊教授為文章的通訊作者。日本基礎(chǔ)研究所的Kensuke Kataoka助理教授，中國(guó)海洋大學(xué)醫(yī)藥學(xué)院宋妮老師和進(jìn)化所馬洪鋼老師，高珊課題組碩士生鞠艾利、博士生張喆、�？◎�、張雨苗、刁靜涵和博士后劉永強(qiáng)對(duì)本文亦有重要貢獻(xiàn)。 　　通訊員：張川 王媛媛 　　文章鏈接：（https://doi.org/10.1093/nar/gkaf022） 　關(guān)于中國(guó)海洋大學(xué)更多的相關(guān)文章請(qǐng)點(diǎn)擊查看　 特別說(shuō)明：由于各方面情況的不斷調(diào)整與變化，華禹教育網(wǎng)（m.gerecailiao.cn）所提供的信息為非商業(yè)性的教育和科研之目的，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性，僅供參考，相關(guān)信息敬請(qǐng)以權(quán)威部門公布的正式信息為準(zhǔn)。