11月10日，《分子細(xì)胞》(Molecular Cell)雜志在線發(fā)表了題為Cooperative Action between SALL4A and TET Proteins in Stepwise Oxidation of 5-Methylcytosine 的研究文章，報道了在小鼠胚胎干細(xì)胞中，SALL4A蛋白與TET家族雙加氧酶共同調(diào)節(jié)增強子上5-甲基胞嘧啶(5mC)的氧化過程。

　　哺乳動物DNA的胞嘧啶甲基化修飾被認(rèn)為是最穩(wěn)定的表觀遺傳修飾，在維持性DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的作用下，親代細(xì)胞基因組的DNA甲基化信息經(jīng)過有絲分裂以半保留復(fù)制的方式傳遞給子代細(xì)胞。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，TET家族蛋白能夠?qū)?mC逐步氧化成5-羥甲基胞嘧啶(5hmC)、5-醛基胞嘧啶(5fC)和5-羧基胞嘧啶(5caC)，并走向最終的去甲基化。這種動態(tài)變化拓展了DNA甲基化所承載的表觀遺傳信息的可塑性。在基因組上，5mC的氧化受到嚴(yán)格地控制，在某些基因組區(qū)域，5hmC會穩(wěn)定存在，而在別的基因組區(qū)域5hmC只是進(jìn)一步氧化和去甲基化的中間體。這一選擇性事件的分子基礎(chǔ)尚不明朗。

　　該研究利用穩(wěn)定同位素標(biāo)記的細(xì)胞培養(yǎng)(SILAC)聯(lián)合親和純化與蛋白質(zhì)定量質(zhì)譜技術(shù)，發(fā)現(xiàn)鋅指結(jié)構(gòu)域蛋白SALL4A傾向于結(jié)合含有5hmC修飾的DNA。SALL4是早期胚胎發(fā)育過程中的一個重要基因，它的突變會導(dǎo)致常染色體顯性遺傳的Duane-radial ray綜合癥。Sall4基因敲除的小鼠胚胎在圍著床期即停止發(fā)育，并很快死亡。該研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠胚胎干細(xì)胞中，SALL4A蛋白主要定位于增強子，其與染色質(zhì)的結(jié)合在很大程度上依賴于TET1蛋白。進(jìn)一步分析基因組上SALL4A結(jié)合位點的胞嘧啶修飾狀態(tài)發(fā)現(xiàn)，這些位點上缺乏穩(wěn)定的5hmC，卻富集了進(jìn)一步氧化的產(chǎn)物5fC和5caC，提示SALL4A可能促進(jìn)5hmC的進(jìn)一步氧化。果然，敲除Sall4導(dǎo)致在原先的SALL4A結(jié)合位點上積累較高水平的5hmC，因為敲除Sall4降低了TET2的穩(wěn)定結(jié)合，不利于5hmC的進(jìn)一步氧化。

　　這一工作豐富了對TET家族蛋白調(diào)控的DNA氧化和去甲基化過程的理解，并提出了5mC的協(xié)同性遞進(jìn)氧化概念。促進(jìn)了對DNA甲基化的動態(tài)性及其在胚胎干細(xì)胞功能及重編程中作用的理解。

　　中國科學(xué)院生物物理研究所研究員朱冰和副研究員張珠強為本文的共同通訊作者。朱冰課題組熊俊和張珠強為本文的并列第一作者。同濟(jì)大學(xué)教授高紹榮和博士陳嘉瑜，北京生命科學(xué)研究所研究員陳涉、丁小軍和許雅麗，中科院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員汪海林和博士黃華，中科院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所研究員徐國良，日本熊本大學(xué)教授Ryuichi Nishinakamura也參與了該項研究。該研究得到國家自然科學(xué)基金委、科技部、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項和美國霍華德?休斯醫(yī)學(xué)研究所國際青年科學(xué)家項目的資助。

圖示：SALL4A促進(jìn)由TET1和TET2介導(dǎo)的5mC氧化過程

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