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DNA methylation on N6-adenine in mammalian embryonic stem cells

Edited By:詹雷雷博士

1.文章简介

文章题目 DNA methylation on N6-adenine in mammalian embryonic stem cells
中文题目 在哺乳动物胚胎干细胞中发现腺嘌呤N6 的DNA甲基化。
期刊名 Nature  IF: 41.456
发表时间 2016.04
单位 Department of Genetics and Yale Stem Cell Center, Yale School of Medicine, USA.
实验材料 mouse embryonic stem cells.
测序平台 PacBio RS II sequencer
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2.研究背景

DNA 甲基化是一种重要的表观遗传调控机制,在众多物种中被广泛研究。
以前的研究认为在哺乳动物中只存在5mC 甲基化,N6-mA甲基化只在原核生物和少数低等真核生物存在。
哺乳动物是否存在N6-mA甲基化,一直缺乏直接而有力的证据。

3.研究方法

利用小鼠胚胎干细胞作为研究材料,利用SMRT-ChIP高通量测序和多种分子细胞学技术,开展N6-mA甲基化的研究。
研究思路
开发SMRT-ChIP (chromatin immunoprecipitation-enriched DNA)技术用来探究DNA修饰。
探究N6-mA甲基化的生物学功能。
探究N6-mA甲基化的表观遗传调控机制。
文章亮点
第一次在小鼠胚胎干细胞中发现大量的N6-mA甲基化。
探究出N6-mA甲基化的表观遗传调控机制。

4.研究成果

1.在小鼠胚胎干细胞中鉴定N6-mA甲基化
通过开发的SMRT-ChIP 技术, 在小鼠的胚胎干细胞中鉴定出大量的N6-mA甲基化位点,随后采用质谱技术进行了验证。在小鼠的其它细胞系和组织中,用SMRT-ChIP 技术很难检测出N6-mA甲基化, 这就暗示N6-mA 对哺乳动物的胚胎发育有重要的调控作用。

2.在胚胎干细胞中Alkbh1是N6-mA的去甲基化酶。
Alkbh1 是Alkbh 基因家族的重要成员之一,在胚胎的早期发育中有非常重要的调控作用。运用CRISPR/Cas9 将小鼠胚胎干细胞中的Alkbh1 基因敲除后,检测结果显示N6-mA的水平会大幅度提升。这些实验结果和以前的研究结合分析,可以得出Alkbh1是N6-mA的去甲基化酶。
3.N6-mA甲基化抑制X 染色体上的基因转录。
将小鼠胚胎干细胞中Alkbh1 敲除后,开展RNA-seq 实验。通过分析表达差异基因发现,一共有550个基因表达下调。发现这些下调表达基因发现,它们存在染色体的偏好性,绝大部分表达下调的基因都位于X 染色体上。
4.N6-mA甲基化精确的作用于新诞生的全长L1元件。
通过开发N6-mA DIP-seq (N6-mA DNA immunoprecipitation with anti-N6-methyladenine antibodies followed by next-generation sequencing)技术对敲除Alkbh1后胚胎干细胞进行研究,结果发现N6-mA Peak 存在于基因的间隔区,而不是存在基因的编码区,进一步分析发现绝大部分N6-mA存在于LINE上,尤其是新诞生的全长L1元件。
5. N6-mA甲基化水平提高导致基因沉默。
在敲除Alkbh1后胚胎干细胞中,可以发现X 染色体上基因(例如Gm8817 和Rhox6 )会表达失活,但在正常的胚胎干细胞中,这些基因都是表达的。这就表明,N6-mA甲基化水平提高,不仅会导致它所调控的基因表达水平下调,甚至有可能导致基因表达沉默。

原文出处:

Wu TP, Wang T, Seetin MG et al.,2016. DNA methylation on N(6)-adenine in mammalian embryonic stem cells. Nature,532(7599): 329-333.

Category: CNS-Reading2016年5月30日
标签: BS-seq
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