重大突破| 三代测序助力人类基因组DNA 6mA甲基化研究
各染色体上DNA 6mA的丰度分布
DNA 6mA在染色体各区域上的丰度分布
RNA 6mA已被证实对基因表达有重要的影响,但DNA 6mA在基因表达方面的潜在作用在很大程度上仍不清楚。本研究发现,高表达水平基因的外显子区域具有较高的6mA丰度,且进一步分析发现外显子区域的6mA丰度与RNA表达水平正相关。此外,通过对DNA 6mA丰度高的基因进行了GO富集分析发现,6mA修饰位点在G 蛋白偶联受体(GPCR)相关基因中有显著的富集。GPCRs作为膜蛋白受体参与多个细胞信号转导过程,以改变细胞的状态,且与许多疾病的发生有关,也是约40%治疗性药物的通用靶点。因此,6mA甲基化可能在GPCR相关基因表达调控中发挥重要作用,但还需进一步的研究。
m6A丰度与RNA表达水平的关系及其位置分布
此外,本研究发现和证实了DNA 6mA由N6AMT1甲基化转移酶和ALKBH1去甲基化酶调控。为了研究DNA 6mA的功能,该研究还分析了肿瘤组织及非肿瘤组织的6mA水平。结果发现,与非肿瘤组织相比,肿瘤组织中6mA及其甲基转移酶N6AMT1的水平呈现下调,而去甲基化酶ALKBH1的水平呈现上调。为了进一步研究DNA 6mA修饰对肿瘤发生的影响,对癌细胞中N6AMT1和ALKBH1进行过表达和沉默。结果发现沉默N6AMT1基因降低了癌细胞基因组的DNA 6mA水平,促进了癌细胞的生长,而N6AMT1过表达则以剂量依赖性方式抑制了癌细胞生长。沉默ALKBH1基因则增加了癌细胞基因组DNA 6mA水平,抑制了癌细胞的生长,而ALKBH1过表达以剂量依赖的方式逆转了这些效应。此外,通过构建肺癌异种移植小鼠模型,也得到与上述一致的结论。因此,结果表明DNA 6mA修饰水平的降低可以促进肿瘤发生。
N6AMT1下调对细胞增殖,迁移能力和肿瘤大小的影响
ALKBH1下调对细胞增殖,迁移能力和肿瘤大小的影响
综上所述,本研究首次获得了中国人DNA N6-甲基腺嘌呤(6mA)修饰图谱,揭示了DNA 6mA甲基化修饰在人类基因组中的调控机制,加深了人们对于DNA 6mA甲基化生物学功能的认识。
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