破解微生物表觀遺傳系統(tǒng)相互影響和共同進(jìn)化
4月11日，國(guó)際著名綜合期刊《美國(guó)科學(xué)院院刊》（PNAS）在線發(fā)表了我院陳實(shí)教授課題組對(duì)微生物表觀遺傳的最新研究成果，解析了DNA磷硫酰化修飾與甲基化修飾兩種代表性微生物表觀遺傳系統(tǒng)的相互影響。
論文題目為Convergence of DNA methylation and phosphorothioation epigenetics in bacterial genomes（《細(xì)菌基因組上DNA甲基化和磷硫?；碛^遺傳修飾的匯聚》）。博士生陳超為第一作者，陳實(shí)教授為通訊作者。鄧子新院士、王連榮、Peter Dedon參與該研究并給予了大力支持。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金和973計(jì)劃等項(xiàng)目資助。
DNA磷硫?；揎検悄壳拔ㄒ话l(fā)生在DNA骨架上的生理修飾，能夠與DndFGH組成一套限制-修飾系統(tǒng)增強(qiáng)宿主抵抗外源DNA入侵的能力；而DNA甲基化修飾則是發(fā)生在堿基上的代表性表觀遺傳系統(tǒng)，廣泛參與限制-修飾、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、腫瘤發(fā)生等生物學(xué)過(guò)程。這兩套限制-修飾系統(tǒng)，能夠?qū)](méi)有修飾的外源DNA識(shí)別并切割，因此對(duì)細(xì)菌抵御外來(lái)入侵、維持自身遺傳穩(wěn)定性至關(guān)重要。然而基因組成、修飾特征的顯著差異使這兩種表觀遺傳修飾系統(tǒng)一直被視作兩條平行線。該研究證實(shí)這二種限制-修飾系統(tǒng)能夠共享相同的DNA核心序列，產(chǎn)生d(GPS6mA)?磷硫酰-甲基化的雜合雙修飾。通過(guò)單分子實(shí)時(shí)測(cè)序SMRT技術(shù)對(duì)甲基化和磷硫?；揎椀姆治觯M(jìn)一步深入揭示了兩種修飾系統(tǒng)在基因組水平的相互影響。在體內(nèi)條件下，細(xì)菌基因組上的磷硫?；揎椢稽c(diǎn)可以被甲基化系統(tǒng)全部轉(zhuǎn)化為雜合雙修飾。隨后的體外催化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，DNA骨架的磷硫?；揎椖軌蝻@著抑制后續(xù)甲基化修飾的效率；反之，DNA甲基化修飾也能干擾磷硫?；拗?修飾系統(tǒng)，甲基化修飾能夠替代DNA磷硫?；揎椂惚?/span>DndFGH的限制作用。換言之，DNA甲基化與DndFGH可構(gòu)成一套雜合的限制-修飾系統(tǒng)。
????噬菌體、外源DNA入侵是細(xì)菌面臨的重大環(huán)境壓力，因此進(jìn)化過(guò)程中產(chǎn)生了CRISPR-Cas、毒素-抗毒素等多種免疫防御系統(tǒng)，其中限制-修飾系統(tǒng)最為廣泛。該研究回答了DNA?磷硫?；c甲基化限制-修飾系統(tǒng)相互關(guān)系和相互作用這一重要科學(xué)問(wèn)題。該研究展現(xiàn)出了微生物表觀遺傳和免疫防御體系的嶄新一面，證明細(xì)菌限制-修飾系統(tǒng)之間存在著復(fù)雜的相互作用 — 不同系統(tǒng)為了相互適應(yīng)而共同進(jìn)化的可能性。這是在微生物表觀遺傳和生化藥學(xué)領(lǐng)域取得的又一項(xiàng)重要成果。
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DNA甲基化和DNA磷硫?；拗菩揎椣到y(tǒng)間的相互作用
>>>論文連接：http://www.pnas.org/content/early/2017/04/06/1702450114.full
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