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DNA甲基化(DNA methylation)是指在DNA甲基化转移酶的作用下，在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共价键结合一个甲基基团。为DNA化学修饰的一种形式，能够在不改变DNA序列的前提下，改变遗传表现。DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。

Nature上一项新的研究揭示了一种跨染色质调节途径，即NSD1（一种组蛋白甲基转移酶）介导的H3K36me2是在基因间区域招募DNMT3A和维持DNA甲基化所必需的，并将异常的基因间CpG甲基化与人类肿瘤生长和过度发育相关联在一起。

作者发现了一个有趣的现象：塔顿布朗拉赫曼综合征(Tatton–Brown–Rahman syndrome, TBRS)是一种儿童过度生长障碍，是由生殖系统DNMT3A（DNA甲基转移酶3A）突变导致的。儿童期巨脑畸形综合征(Sotos syndrome)是由NSD1（组蛋白甲基转移酶）的单倍剂量不足引起的。这两种疾病具有相同的临床特征，这就非常有意思了：这预示着组蛋白修饰和DNA甲基化修饰可能存在机制上的关联性。

首先，研究人员通过全基因组分析和ChIP-seq分析方法发现，组蛋白甲基化修饰H3K36me2和H3K36me3的富集区域非常类似，且明显区别于其他组蛋白甲基化修饰如H3K9me3和H3K27me3所划分的区域。而且H3K36me2和H3K36me3水平与CpG甲基化呈正相关，这与之前报道的H3K36me3介导靶向DNMT3B的活性一致。然而，由于这种相互作用于基因小体，染色质水平上的调控机制并不清楚。

在进一步的检测和比较全基因组分析，发现H3K36me3在基因体中表现出特征性的富集，而H3K36me2则表现出更为弥散的分布，包括基因区和基因间区。与H3K36me3相比，DNMT3A选择性富集在H3K36me2高水平区域。

接下来，就是我们的独 家法宝Alpha技术大显身手的时候了。研究人员采用体外高灵敏度、匀相免疫AlphaLISA技术来阐明H3K36me2介导的DNMT3A募集特异性背后的机制。首先GST标记DNMT3A，纯化后将GST-DNMT3A与生物素化的核小体（不同甲基化的H3K36）置于384孔板。依次加入谷胱甘肽受体微珠，链霉亲和素供体微珠。避光反应60min后置于Envision多模式读板仪中对信号进行检测。

通过亲和曲线分析可得知，DNMT3A与H3K36me2修饰的核小体的亲和力Z高，其次是H3K36me3，但不与其他价态结合。这些结果表明DNMT3A可以识别H3K36两种甲基化状态，但对H3K36me2的亲和力更强。

同时，作者也在体外NSD1突变细胞和临床Sotos综合症病人的血样本中验证组蛋白H3K36甲基化与DNA甲基化修饰的相关性，揭示DNMT3A优先选择H3K36二甲基化区域，促进基因间区的DNA甲基化。这一机制在疾病发生过程中有潜在的生物学意义。

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参考文献

Weinberg D N, Papillon-Cavanagh S, Chen H, et al. The histone mark H3K36me2 recruits DNMT3A and shapes the intergenic DNA methylation landscape[J]. Nature, 2019, 573(7773): 281-286.

Dor Y, Cedar H. Principles of DNA methylation and their implications for biology and medicine[J]. Lancet. 2018

如果将一个细胞内的DNA完全伸展开，其长度可以达到2米。但我们看到的是，如此丰富的遗传物质全部被塞在一个直径只有微米级别的细胞核内。DNA折叠机制，就是实现这一点的关键。

根据这一机制，在细胞内，DNA长链折叠成众多的环状结构。而这些环状结构的形成，离不开两种蛋白：黏连蛋白（cohesin）和染色质结构蛋白CTCF。

此前的研究提出，在这个过程中，黏连蛋白起到了分子马达的作用：这种蛋白将基因组片段向两个方向不断外挤。而CTCF扮演了终止符的角色：一旦遇到CTCF，“马达”就将在这个方向停止运转；而在两个CTCF之间，“马达”彻底停转，这时被外挤的DN***段就形成了稳定的环状结构。

科学界普遍认为，DNA的环状结构是帮助细胞调控基因表达、促进DNA修复的关键结构。此前的研究也在CTCF位点之间，观察到了黏连蛋白调控的DNA环状结构。不过，这些研究存在一个不容忽视的缺陷：研究者只能获得环状结构的静态图像，却难以捕捉这一过程的动态变化。

今天，在一项发表于《科学》的研究中，由麻省理工学院（MIT）科学家领导的研究团队利用超分辨率活体细胞成像技术，实现了对环状结构动态过程的监测。基于这项研究，作者提出，DNA环状结构比此前认为的更加动态、存在时间也更短。这一现象也向调控基因表达的传统观点发起了强有力的挑战。

论文通讯作者之一，MIT生物工程学助理教授Anders Sejr Hansen表示：“在这一领域的众多模型中，都是静态的环状结构在调控这些过程，但我们的研究表明这一场景并不正确。我们提出，这些结构的功能状态要更加动态。”

借助全新的技术手段，研究团队通过荧光标记CTCF的DNA位点后，能够监测DNA环状结构在2小时内的动态变化。同时，借助新开发的计算机模拟手段，他们还能根据成像数据来推测环状结构的活动过程。

研究团队对小鼠胚胎干细胞的一段DNA进行了成像分析。结果令***跌眼镜：这段DNA仅仅在3%~6%的时间内是环状结构，并且这个环只能维持10~30分钟。DNA环状结构占比之低、寿命之短，都与过往研究的预期大相径庭。

▲研究揭示了DNA环状结构的动态变化

“如果环状结构只出现在细胞周期的一小段时间、持续时间很短，那么我们就无法将完全环状结构视作基因表达的主要调控因素，” Hansen教授说，“我认为，我们需要新模型来解释，基因组的三维结构如何调控基因表达、DNA修复等过程。”

既然环状结构非常罕见，那么DN***段通常处于什么状态呢？这项研究给出的答案是：部分环状结构。所谓部分环状结构，就是DN***段只有一端被CTCF固定，这时形成的是较小的环——以往的研究手段很难观察到这样的结构。相对应的，前文中更大的环，也被称作完全环状结构。

▲DN***段未成环、部分环状结构与完全环状结构的示意图

而这项研究的结论是，DN***段大约92%的时间都处于部分外挤的状态，形成部分环状结构。因此研究团队猜测，这些部分环状结构在基因调控中，起到更重要的作用。换句话说，首要的调控因素或许不是环状结构本身，而是黏连蛋白推动DNA外挤的过程。

这项突破让我们重新思考基因表达的调控因素，并且有望成为更多相关进展的开端。由于基因组中还存在大量其他环状结构，研究者猜测，还有很多环状结构也是极其短寿的。因此，他们计划将该手段应用于研究不同细胞类型中的其他环状结构。

同时，这一结论还有助于理解多种疾病。例如，染色体异常遗传病FOXG1综合征就可能与环状结构变化中的错误有关。对FOXG1基因中环状结构的研究，将为这些可能出现运动与认知障碍的患者带来希望。

阿尔兹海默氏病（Alzheimer disease，AD）是一种进行性疾病，涉及大脑神经元退化，并导致各种症状，Z显著的是记忆力丧失。科学家们多年来一直致力于在此疾病的发病机制、诊断、ZL等方面开展研究，力求解决这个威胁人类健康安全的世纪难题。

β-粥样淀粉一直被科学家认为是Alzheimer's disease (AD)疾病的起因。而γ分泌酶作为一种膜蛋白酶，可以直接或间接的产生各种amyloid peptide (Aβ) ，所以以γ分泌酶为靶点的机制和应用研究也Z多。Presenilin早老素，作为γ-secretase四个亚基之一的催化亚基，负责β-amyloid (Aβ)肽的产生，超过200 Alzheimer’s 疾病相关的突变在presenilin 1 (PS1) and PS2中被确认。但有趣且有争议的是，这些相关的AD疾病突变在γ-secretase其他三个亚基中并没有发现。这预示着早老素有别于γ-secretase的其他功能。为证实这一假设，找到与PS结合蛋白是非常重要的一步。

Alzheimer 新突破

近来，清华大学施一公团队在阿尔兹海默病发病机制上又有了新突破：首次发现可与Presenilin相互作用并具有水解功能的蛋白Bax-inhibitor 1 (BI1)。

研究发现，Bax-inhibitor 1 (BI1)，是一个进化保守的跨膜蛋白，可以稳定与PS1结合，但不与具完整亚基结构的γ-secretase结合。加入底物APP-C99，通过AlphaLISA检测Aβ40和Aβ42的产生情况，来进一步验证BI1的细胞功能。发现PS1–BI1复合物不具备水解酶活性。在等摩尔浓度下，BI1对γ-secretase的蛋白水解活性没有影响，但在将BI1提高200倍摩尔的条件下，γ-secretase蛋白水解活性减少了一半。

AlphaLISA方法检测PS1–BI1复合物对APP-C99的水解活性

这直接预示了PS1除了参与γ-secretase外，可能还具有其他的细胞功能。BI1是一种被认为在细胞凋亡和钙通道调控中起作用的蛋白，此研究结果直接将PS1与BI1联系起来，这一发现为研究PS1的功能和AD的发生提供了更多的可能性。

检测理想之选AlphaLISA

AlphaLISA匀相检测体系的突出特点是高通量、高信噪比、均相免洗、抗干扰能力强，操作简单。在体外、细胞、组织等水平的检测中，都显示出传统检测方法无法媲美的zhuo越性能。

ALPHA的方法采用单体氧作为能量扩散的载体，其扩散距离可以达到200nm，发光原理为化学反应发光，具有背景干净、信噪比高的特点，因此更适合于复杂样品的检测，如组织液、血清、组织裂解液等，步骤少、方法简单、均相反应、不需要洗涤，因此实验结果质量更高。同时推荐选择具有HTS ALPHA检测模块的多功能酶标仪进行抗体的筛选，可以大大缩短检测时间。

使用ALPHA的方法进行Aβ的检测是理想之选，可以通过商品化的Aβ检测剂盒检测Aβ的量：

Amyloid β 1-15

Amyloid β 1-40 (human)

Amyloid ß 1-40 (mouse/rat)

Amyloid β 1-42 (human)

Amyloid β 1-42 (mouse/rat)

Amyloid β 1-x

Amyloid β oligomers

Total or oligomerized Aβ 42 (Two in one)

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参考文献

1. Wu S, Song W, Wong CCL，et al.,(2019).Bax inhibitor 1 is a γ-secretase–independent presenilin-binding protein. Proc Natl Acad Sci U S A. Jan 2;116(1):141-147.

2. Stéphanie Chasseigneaux,et al.,(2012). Functions of Aβ, sAPPα and sAPPβ : similarities and differences. J. Neurochem. 120 (Suppl. 1), 99–108.

3. Ting-Hai Xu, Yan Yan, Yanyong Kang, et al., (2016). Alzheimer’s disease-associated mutations increase amyloid precursor protein resistance to γ-secretase cleavage and the Aβ42/Aβ40 ratio. Cell Discovery. 2, 16026.

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珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决Z棘手的科学和YL难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。

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一、DNA 甲基化概述

表观遗传学是研究 DNA 序列不发生改变的前提下，基因的表达发生可遗传变化的一门学科。表观遗传修饰的研究内容包含 DNA 甲基化、组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化、ADP-核糖基化等。DNA 甲基化是人类最 早发现的表观遗传修饰之一，属于非组蛋白表观遗传现象。DNA 甲基化是指在 DNA 甲基转移酶（DNA Methyltransferase，DNMTs）的催化下，将一个甲基（CH3）基团共价连接到胞嘧啶的 5 号碳原子上，形成 5-甲基胞嘧啶（5mC）的过程。哺乳动物体细胞的 DNA 甲基化主要发生在 CpG 岛（CpG islands，C 指胞嘧啶，G 指鸟嘌呤，p 指连接 CG 碱基的磷酸）。研究结果表明，基因调控元件（如启动子）的 CpG 岛发生 5mC 修饰会在空间上阻碍转录因子复合物与 DNA 的结合。因而 DNA 甲基化一般与基因沉默相关，非甲基化一般与基因的活化相关，而去甲基化一般与沉默基因的重新激活相关。

细胞的表观遗传修饰与细胞代谢、癌症、衰老、心血管疾病及神经退行性疾病等多种疾病相关。受环境，疾病，性别和年龄等因素影响，DNA 甲基化水平处于动态的变化过程。不同个体、组织与细胞之间，甚至是同一个体或细胞的不同发育时期，DNA 甲基化的程度和状态都可能存在差异。研究表明，DNA 甲基化在基因调控、蛋白质表达、胚胎发育、细胞分化、X 染色体失活以及疾病和肿瘤的发生、发展等过程中起重要的调节作用。

二、DNA 甲基化的常见检测方法

DNA 甲基化具有重要的生物学功能，科学家们开发了大量的方法检测 DNA 甲基化水平。目前常见的 DNA 甲基化测定方法包括以下几类：

1. 基因组甲基化水平的分析方法：

包括高效液相色谱（HPLC）和高效毛细管电泳法（HPCE）。

2. 候选基因甲基化分析方法：

包括甲基化敏感性限制性内切酶-PCR/Southern法（MSRE-PCR/Southern）、重亚硫酸盐测序法（Bisulphite Sequencing）、甲基化特异性的 PCR（MS-PCR）、甲基化荧光法、焦磷酸测序（Pyrosequencing）、以及结合重亚硫酸盐的限制性内切酶法（COBRA）等。

3. 基因组范围的 DNA 甲基化模式与甲基化谱方法：

包括限制性标记基因组扫描（RLGS）、甲基化间区位点扩增（AIMS）、甲基化 CpG  岛扩增（MCA）、差异甲基化杂交（DMH）、由连接子介导 PCR 出的 HpaII 小片段富集分析、以及甲基化 DNA 免疫沉淀法等。

三、使用微孔板读板机测定 DNA 甲基化

1. DNA甲基化检测

DNA 甲基转移酶催化甲基基团共价连接到胞嘧啶的 5 号碳原子上，形成 5-甲基胞嘧啶（5mC），5mC 是最 早被发现，也是研究最多的修饰碱基，在基因表达调控、生物生长发育和疾病发生等过程中发挥重要作用。5-羟甲基胞嘧啶（5hmC）是在哺乳动物胚胎干细胞和人、小鼠脑细胞中表达的一种修饰，它可以把胞嘧啶羟甲基化。DNA 甲基化水平是一个 DNA 甲基化和 DNA 去甲基化的动态调控的过程。研究结果表明，5mC 可以导致基因沉默或基因表达水平降低，而 5hmC 作为去甲基化过程的第 一步，会导致基因激活或基因表达水平升高。分析 5mC 和 5hmC 在不同细胞和基因组不同区域的含量和比例，对于确认健康和疾病的细胞/组织中的甲基化修饰变化具有重要意义。高效液相色谱法（HPLC）， 薄层色谱法（TLC）和质谱等基于层析的技术都可以被用来检测 5mC 和 5hmC，但是它们步骤复杂，耗时，且成本较高。

利用微孔板读板机（酶标仪）进行 DNA 甲基化相关实验测定灵敏度高，特异性好，并且整个操作步骤简易，快速。可以利用 Molecular Devices 酶标仪，结合 DNA 甲基化检测分析试剂盒，通过光吸收法或荧光法定量检测不同样本的甲基化 DNA（5mC）和羟甲基化 DNA（5hmC）。

2. DNA 甲基转移酶检测

DNA 甲基化是表观遗传学的重要部分，DNA 甲基化模式的改变会导致肿瘤及多种疾病的发生，例如在很多肿瘤中都发现 DNA 甲基转移酶（DNMTs）的表达异常。对 DNA 甲基转移酶的研究不仅可以揭示 DNA 甲基化对基因表达调控的机制，对肿瘤等疾病的治 疗也具有潜在意义。

作为甲硫氨酸的活性形式，s-腺苷甲硫氨酸（s-adenosyl-methionine，SAM）在生物体内的各种代谢过程中起重要作用，参与催化人体内多种不同甲基转移酶，并且与多种甲基转移酶的活性密切相关。SAM 作为甲基供体，在甲基转移酶的催化作用下，可以将甲基基团转移到相应底物上，随后生成 s-腺苷高半胱氨酸（s-adenosyl-l-homocysteine，SAH）。甲基转移酶通用酶活评价分析方法就是利用这一特性，通过检测 SAH 的含量变化，从而评估催发反应中甲基转移酶的活力和反应效率等。

Elisa 作为传统的方法，存在实验步骤多，需要经过多次洗板、加样、显色等操作步骤，耗时长，结果不稳定等不足。可以利用 Molecular Devices 酶标仪，结合均相时间分辨荧光（Homogeneous Time-Resolved Fluorescence，HTRF）的方法检测甲基转移酶，这种检测方法适合几乎所有甲基转移酶和底物的检测，操作步骤简单、灵敏度高且无放射性污染。

优势

• 拥有 HTRF 兼容性认证，确保仪器性能 

• 高度稳定、均质的高通量检测 

• 使用 SoftMax Pro 软件更快地获得结果

参考文献：

[1]Kelly T K, Carvalho D D, Jones P A. Epigenetic modifications as therapeutic targets [J]. Nature Biotechnology, 2010, 28(10):1069-1078.

[2]Bird, Adrian P. CpG-rich islands and the function of DNA methylation [J]. Nature, 1986, 321(6067):209-213.

[3]Jaenisch E. Role for DNA methylation in genomic imprinting [J]. Trends in Genetics, 1994.

[4]Cedar, H. DNA methylation and gene activity [J]. Annual Review of Biochemistry, 1988, 53(1): 3-4.

[5]Razin A, Riggs A D. DNA methylation and gene function [J]. Science, 1980.

[6]Kovalchuk I. Role of DNA methylation in genome stability [M]. 2021.

[7]Dai W, Liu J Q. The Progress on Detection Methods of DNA Methylation [J]. Biological Chemical Engineering, 2018.

[8]Yuan-Yuan L I, Gong X, Bao Y F, et al. Research Advances of DNA Methylation and Its Detection Methods [J]. Hunan Agricultural Sciences, 2010, 49:15-17.

[9]Bioassays C, Codolet, Roux T, et al. Automation of a HTRF Universal Methyltransferase Assay.

大部分化疗药物如铂类药物等，都是通过破坏肿瘤细胞中的DNA来YZ细胞的生长，从而达到治LX果。然而，“聪明”的肿瘤可以采用另一种替代性的DNA跨损伤合成(translesion synthesis,TLS)途径来完成复制并获得耐药性。针对TLS的靶向化ZL是非常有前景的开发方案。

来自麻省理工学院和杜克大学的研究人员发现一种可阻断TLS途径的小分子化合物并发表在CELL上。同时，用这种化合物和顺铂联合ZL体外肿瘤细胞和荷瘤小鼠时，都有显著的效果。

这样有临床应用潜力的明星分子是如何被发现的呢？

在哺乳动物细胞中，TLS的发生包括两个步骤，首先插入TLS DNA聚合酶，如POL kPOL i、POL h或REV1，在损伤处引入一个核苷酸；接下来是募集b族聚合酶复合物POL z (POL z4: REV3L/REV7/POLD2/POLD3)进行3’端的延伸。而其中起主要作用的是约100个氨基酸的REV1 C-terminal domain (CTD)，它可以招募插入TLS的其他聚合酶POL k、POL i和POL h，并通过与REV7的相互作用来招募POL z。

基于此，作者首先分别构建了His8-tagged REV7/3和FLAG-tagged POL k RIR-REV1 CTD表达系统并对融合蛋白进行纯化，然后基于ELISA方法对化合物库中高达~10000种化合物进行筛选，并将目标锁定了JH-RE-06。

然后作者采用高灵敏定量AlphaScreen技术，通过抗FLAG供体微珠、抗His受体微珠构建匀相反应体系，进一步确定了化合物JH-RE-06对REV1-REV7的阻断作用，并得出了其IC50值为0.78 mM。

随后，作者在分别在多种人类癌细胞和人类黑色素瘤小鼠模型上进行了验证，证实此化合物可以提高癌细胞对顺铂类化合物的敏感性和长期化疗的有效性，并对其他以DNA为作用靶标的类似药物，都有同样的类似效果。

作者用清晰的思路论述了筛选和验证化合物的过程，并进一步讨论了化合物耐药性机制：JH-RE-06能与Rev1结合并生成二聚体，而一旦形成这样的二聚体结构，则不能与Rev3 / Rev7 TLS DNA聚合酶结合，直接阻止了TLS的发生和癌细胞的快速复制，同时，也更进一步制止了突变产生的可能性，避免了癌细胞获得耐药性。

在整个实验过程中，采用ALPHA技术对初筛得到的化合物JH-RE-06的功能验证是非常重要的一步：

ALPHA的方法采用单体氧作为能量扩散的载体，其扩散距离可以达到200nm，发光原理为化学反应发光，具有背景干净、信噪比高的特点，同样适合于复杂样品的检测，如组织液、血清、组织裂解液等，步骤少、方法简单、均相反应、不需要洗涤，因此实验结果质量更高。同时推荐选择具有HTS ALPHA检测模块的多功能酶标仪进行抗体的筛选，可以大大缩短检测时间。

参考文献

Jessica L. Wojtaszek, Nimrat Chatterjee, et al. ;(2019).A Small Molecule Targeting Mutagenic Translesion Synthesis Improves Chemotherapy. Cell. 178, 1–8,June 27

    在今日《科学》的论文中，André Nussenzweig研究团队以有丝***后的神经元和巨噬细胞为研究体系，发现DNA主动去甲基化对于增强子激活是必要的，并且解释了神经元和巨噬细胞增强子上DNA单链损伤的来源以及阐述其中的机制。

    据研究者介绍，在哺乳动物细胞中，5-甲基胞嘧啶（5mC）是***主要的DNA修饰，它对于发育和细胞分化有重要作用。5mC可被TET酶氧化为5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)、5-甲酰基胞嘧啶（5fC）和5-羧基胞嘧啶（5caC），引起DNA去甲基化。

    在DNA主动去甲基化过程中，5fC和5caC被胸腺嘧啶DNA糖基化酶（TDG）切除产生无碱基位点，并后续产生DNA单链损伤。其能通过碱基切除修复（BER）途径***终修复转化为C碱基。

    根据过往研究数据，研究者推测单链DNA损伤可能与TET-TDG介导的5fC/5caC切除有关。利用细胞工程获得的兴奋性神经元（iNeuron），研究者降低了细胞TDG水平，结果发现此行为可让神经元中可以积累大量的5fC/caC。

    随后，研究者利用课题组开发的DNA单链损伤检测技术发现，降低TDG水平几乎消除了DNA单链损伤。这也说明，神经元中DNA单链损伤来源于TDG依赖的DNA主动去甲基化。

▲研究示意图（图片来源：Active DNA demethylation damages DNA，DOI: 

    除了在神经细胞增强子上观察到重复出现的DNA损伤修复事件，研究者还使用了由前体B细胞转分化来源的巨噬细胞作为测试对象。通过CRISPR/Cas9敲除TET2和TDG蛋白，研究者也在巨噬细胞中发现了主动去甲基化引起的DNA单链损伤和修复过程。

    不过两者也有着略微的区别，巨噬细胞偏好使用短补丁碱基切除修复（short-patch BER）以填补单核苷酸断裂缺口，而神经元会同时使用长补丁碱基切除修复 （long-patch BER）和短补丁碱基切除修复。

    根据论文，TDG缺失不会影响巨噬细胞和神经细胞的分化，却会在分化过程中让数千种基因的表达发生变化。这对细胞的行为是有影响的，例如TDG缺失削弱了巨噬细胞吞噬细菌的能力。而TDG被敲除，会部分影响神经元分化成熟相关基因的表达上调，包括神经突触前信号通路调控的相关基因。

    研究者指出，新研究发现的机制对于肿瘤治有一定启示意义。在DNA 主动去甲基化过程中，若使用抗肿瘤胞嘧啶类似物（Ara-C）中断DNA修复会触发 TDG 依赖性DNA损伤应答和神经元死亡，这表明神经元在正常分化和分化成熟后内在的生理活动可能会导致化疗造成的神经损伤。

    André Nussenzweig课题组博士后王东鹏，吴薇（兼共同通讯作者，现为中科院分子细胞科学***创新中心研究员）和研究科学家Elsa Callen为该论文的共同***作者。

    现阶段核酸检测是分析疾病的重要手段，洛阳吉恩特生物giant-bio自主研发生产的纳米核酸提取磁珠（DNA/RNA提取磁珠） 磁响应时间迅速，提取效率高，可明显缩短实验时间，提高实验效率，并在提取结果上保持稳定,另外羧基磁珠和氨基磁珠也是制作免疫磁珠的重要原料。

近日，中科院生物物理所李国红课题组与朱明昭课题组合作揭示组蛋白变体H2A.Z对DNA复制起始位点的调控。2019年12月25日，于《自然》（Nature）在线发表了题为H2A.Z facilitates licensing and activation of early replication origins 的研究论文。

该研究发现，含有组蛋白变体H2A.Z的核小体能够通过直接结合甲基化酶SUV420H1以有效刺激H4 K20残基的二甲基化，从而许可和激活早期复制起点。全基因组研究显示，来自H4K20me2、ORC1和新生DNA链的信号与H2A.Z共定位，并且H2A.Z的缺失导致整个基因组中H4K20me2、ORC1和新生链信号的减少。与其他来源相比，H2A.Z调控的复制起点具有更高的激发效率和更早的复制时机。这些结果表明，组蛋白变体H2A.Z在表观遗传学上调控早期复制起点的许可和激活，并通过SUV420H1-H4K20me2-ORC1信号轴维持复制时机。

为了研究这个通路在生理条件下的作用，研究者还构建了在小鼠T细胞中条件性敲除H2A.Z的小鼠。研究结果也发现，在T细胞中条件性敲除H2A.Z会导致活化后的T细胞增殖变慢，复制信号显著降低。

该研究中，H-3标记的甲基化转移酶活性使用珀金埃尔默公司的液闪仪进行定量分析。珀金埃尔默为ZG科学家科研助力。

图：含H2A.Z的核小体结合甲基化酶SUV420H1的结构显示（a）R257/ SUV420H1和E64/ H4相互作用（b）K333 /SUV420H1和D97/ H2A.Z相互作用

由芝加哥大学知名华人科学家何川教授与同济大学高亚威教授、高绍荣教授合作带领的科研团队，在***学术期刊《科学》发表论文，揭示了哺乳动物细胞发育过程中一条不为人知的遗传调控途径。何川教授指出：“这一发现将对我们理解哺乳动物的发育产生深远影响。”

这项工作聚焦于发生在RNA分子上的一种可逆变化。RNA，尤其信使RNA（mRNA），是DNA和细胞制造蛋白过程之间的“中介”。从RNA翻译为蛋白质，细胞会利用各种酶在RNA上添加或去除化学基团。这些化学修饰虽然不影响RNA的分子序列，却能改变RNA的分子结构、稳定性和功能，并***终影响特定mRNA翻译为蛋白质，也就是改变基因表达。

在哺乳动物细胞中，N6-甲基腺嘌呤 (m6A) 是mRNA***常见和***广泛的修饰。2011年，何川教授与同事们率先发现，FTO（脂肪量和肥胖相关蛋白）扮演了擦除m6A修饰的重要角色。FTO也是***种已知的可以擦除RNA上化学修饰的蛋白酶，这一发现开辟了全新的RNA表观遗传学研究领域。

一系列研究显示，尽管FTO从名字上看仅与肥胖有密切关系（FTO也的确影响肥胖），这个蛋白在哺乳动物的发育中至关重要。尤其是在***关键的两个器官——大脑和心脏的发育中起重要作用，缺少FTO基因或是基因出错的动物有严重缺陷，几乎无法活着出生。

研究人员们猜测，FTO参与的各项功能中，执行RNA去甲基化的工作或许正是这一蛋白***根本的角色。而要证实这一点，找出FTO在组织和发育过程中的主要生理底物，成为亟待解开的谜团。

正是在此次的研究中，科学家们找到了关键线索。他们发现，在小鼠胚胎干细胞 (mESCs) 中，FTO介导了逆转座子LINE1（long interspersed nuclear element-1）RNA 的m6A去甲基化。

▲FTO通过介导LINE1 RNA 的m6A去甲基化，影响染色质的状态

逆转座子以RNA为中介，反转录成DNA后可以在整个基因组中移动，有时也被称为“跳跃基因”。LINE就是这种一种遗传元件，大量存在于人类基因组中，约占人类基因组的18%，出现次数将近140万次。

这项新研究发现，FTO通过调节LINE1 RNA的甲基化，塑造了局部染色质状态，进而影响含有LINE1元件的基因在什么时候打开、什么时候关闭。

这些功能在动物胚胎在生长和发育时尤为重要。研究人员在小鼠卵母细胞和胚胎发育过程中观察到，如果缺少FTO、无法控制LINE元件，细胞就无法正确调节其基因表达，在动物发育的早期就产生问题。

研究人员在论文摘要的***后总结说：“我们的结果表明，FTO对哺乳动物的 LINE1 RNA m6A 去甲基化具有广泛影响。”

这一发现不但为理解哺乳动物发育的基本过程、相关疾病提供了新的研究途径，还可能为其他生物技术领域开辟新方向。例如，何川教授与其合作者在不久前发现，将Fto基因引入水稻等作物中，能刺激它们产生更长的根系，作物产量增加50%。“我们还不知道FTO在植物中起作用的确切机制，但此次的新发现或许提示了FTO可能作用于植物基因组中的逆转座子，这将是一条有价值的线索。”何教授说。