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研究发现DNA甲基化调控胚胎左右不对称发育

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摘要:甲基化是常见的表观遗传修饰形式通常发生在位点中的胞嘧啶由甲基转移酶所催化将胞嘧啶转变为甲基胞嘧啶甲基化在基因转录调控染色体结构稳定性基因印记染色体失活等方面发挥作用脊椎动物早期胚胎全基因组甲基化图谱研究提示甲基化可能在胚胎发育中发挥重要作用然而关于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

 

研究发现DNA甲基化调控胚胎左右不对称发育

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。(生物谷Bioon.com)

 

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