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动物所发现 DNA 甲基化调控胚胎左右不对称发育

 2017/9/13 8:23:07 《最新论文》 作者:动物研究所 我有话说(0人评论) 字体大小:+

示意图:DNA 甲基化通过 Lefty2 和 Cdh1 通路调控左右不对称发育

DNA 甲基化是常见的表观遗传修饰形式,通常发生在 CpG 位点中的胞嘧啶,由 DNA 甲基转移酶所催化,将胞嘧啶(C)转变为 5 - 甲基胞嘧啶(5mC)。DNA 甲基化在基因转录调控、染色体结构稳定性、基因印记、X 染色体失活等方面发挥作用。脊椎动物早期胚胎全基因组 DNA 甲基化图谱研究提示 DNA 甲基化可能在胚胎发育中发挥重要作用,然而关于 DNA 甲基化修饰在胚胎早期发育中的功能研究尚不全面。

脊椎动物体轴形成是胚胎早期发育的重要过程,包括前后轴、背腹轴以及左右轴的建立。除个体差异外,脊椎动物的外观呈现近乎完美的两侧对称结构,但内部器官却是不对称分布的,这个过程被称为左右不对称,在各个物种中普遍存在。左右不对称的建立首先是对称模式的打破和不对称信号的起始,随后组织中心形成并传递放大不对称信号,最后组织器官呈现不对称发育。然而 DNA 甲基化修饰是否参与胚胎左右不对称发育仍不清楚。

中国科学院动物研究所刘峰研究组利用斑马鱼为模式动物,发现缺失重要的 DNA 甲基转移酶 dnmt1 或者 dnmt3bb.1 之后,斑马鱼左右不对称发育受到严重影响,内部器官的左右不对称分布发生随机化,组织中心前体细胞发育缺陷导致组织中心形成受阻。进一步的研究发现,Dnmt1 和 Dnmt3bb.1 介导的 DNA 甲基化修饰分别通过调节 Lefty2-Nodal 信号以及 cdh1 表达影响组织中心前体细胞发育,从而调控左右不对称发育。上述工作首次揭示 DNA 甲基化修饰在脊椎动物左右不对称发育中的调控机制,丰富了对 DNA 甲基化在早期胚胎发育过程中生物学功能的认识。

研究论文以 Epigenetic regulation of left-right asymmetry by DNA methylation 为题在线发表在 EMBO J 上。该研究得到了国家重点基础研究发展计划,国家自然科学基金和中科院战略性先导科技专项的资助。

http://emboj.embopress.org/content/early/2017/09/07/embj.201796580