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| 中國海洋大學(xué)在染色質(zhì)解析與表觀遺傳編輯研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展 |
| http://massageforegolfers.com 2025年12月10日 來源：華禹教育網(wǎng) |
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近日，中國海洋大學(xué)海洋生物多樣性與進(jìn)化研究所原生動(dòng)物學(xué)團(tuán)隊(duì)高珊課題組在Cell Press細(xì)胞出版社旗下Trends in Genetics（《遺傳學(xué)趨勢》）發(fā)表綜述文章“Sequence-independent
6mA methyltransferases for epigenetic profiling and
editing”（無序列偏好性的6mA甲基化酶在表觀遺傳分析與基因編輯中的應(yīng)用），系統(tǒng)梳理了外源6mA標(biāo)記技術(shù)與三代長讀長測序相結(jié)合在染色質(zhì)圖譜繪制、蛋白質(zhì)—DNA互作定位和靶向表觀遺傳編輯方面的應(yīng)用，著重分析了其方法學(xué)優(yōu)勢，并就當(dāng)前技術(shù)瓶頸和優(yōu)化前景展開討論。
6mA作為一種新興的表觀遺傳標(biāo)記，廣泛分布于原核生物和低等真核生物，在高等真核生物中含量稀少，這為利用6mA甲基化酶進(jìn)行染色質(zhì)標(biāo)記提供了更低的背景。無序列偏好性的6mA甲基化酶EcoGII和Hia5催化活性高且底物范圍廣，已成為6mA表觀遺傳工程領(lǐng)域的核心工具。近年來，以Pacific Biosciences和Oxford Nanopore Technologies為代表的第三代測序技術(shù)，分別通過監(jiān)測DNA聚合酶動(dòng)力學(xué)擾動(dòng)和離子電流變化，實(shí)現(xiàn)了對DNA甲基化修飾的單堿基分辨率直接檢測（圖1A）。相比二代測序，三代測序無需PCR擴(kuò)增和DNA片段化處理，可直接檢測表觀遺傳標(biāo)記并真實(shí)地反應(yīng)單分子異質(zhì)性，同時(shí)克服了二代測序在序列高度重復(fù)區(qū)域和結(jié)構(gòu)復(fù)雜區(qū)域的多重比對問題（圖1B）。
通過將6mA甲基化酶和三代測序技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)單分子、單堿基分辨率下的染色質(zhì)狀態(tài)解析，包括核小體占位情況、核小體缺失區(qū)域及轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的高精度檢測（圖2）。目前該技術(shù)已在玉米和人類腦組織等多個(gè)體系中得到了應(yīng)用，雖仍受限于測序成本、細(xì)胞需求量和酶學(xué)條件等制約，但隨著測序價(jià)格下降以及酶工程和CRISPR富集技術(shù)發(fā)展，6mA甲基化酶有望成為繪制高分辨染色質(zhì)圖譜和開展表觀診斷的重要工具。
圖1 三代測序能夠在復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行DNA甲基化檢測
圖2 利用6mA甲基化酶和三代測序繪制染色質(zhì)環(huán)境圖譜
在解析蛋白質(zhì)—DNA相互作用方面，DiMeLo-seq等技術(shù)通過抗體識(shí)別目標(biāo)蛋白，招募融合protein A的EcoGII或Hia5，在目標(biāo)蛋白或組蛋白修飾位點(diǎn)附近特異性引入6mA標(biāo)記，隨后借助三代測序技術(shù)，可直接在單分子水平獲得蛋白結(jié)合的位點(diǎn)信息，并可在序列高度重復(fù)的著絲粒和亞端粒區(qū)域檢測到新的蛋白互作位點(diǎn)。然而，抗體介導(dǎo)的非共價(jià)結(jié)合穩(wěn)定性有限，后續(xù)可以引入納米抗體或采用共價(jià)偶聯(lián)策略增強(qiáng)復(fù)合物穩(wěn)定性，從而進(jìn)一步提升標(biāo)記效率與位點(diǎn)解析的可靠性。
在靶向表觀基因編輯方面，將METTL4等6mA甲基化酶與dCas9融合表達(dá)，可在多種細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)位點(diǎn)特異性6mA添加，再招募6mA識(shí)別蛋白與轉(zhuǎn)錄效應(yīng)因子，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。值得注意的是，EcoGII和Hia5由于其序列限制更弱，是構(gòu)建6mA編輯工具的理想底盤，但需要通過載體設(shè)計(jì)、定向突變等方式優(yōu)化其活性，從而降低脫靶效應(yīng)。
高珊教授（后排左三）和論文第一作者張佳晨（后排左一）、張雨苗（前排右一）
該文章由中國海洋大學(xué)進(jìn)化所原生動(dòng)物學(xué)團(tuán)隊(duì)高珊教授課題組撰寫。高珊教授課題組博士生張佳晨和張雨苗為該文章的共同第一作者，高珊教授為文章的通訊作者。高珊教授課題組博士生刁靜涵和美國南加州大學(xué)劉一凡副教授對本文亦有重要貢獻(xiàn)。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金、嶗山實(shí)驗(yàn)室科技創(chuàng)新項(xiàng)目和中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)等資助。
文：張川
文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168952525002367
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