N1-甲基腺嘌呤和N6-甲基腺嘌呤在转录过程中的生物学效应研究

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N1-甲基腺嘌呤(N1-methyladenine,1mA)和N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenine,6mA)是一类重要的DNA甲基化修饰。6mA天然存在于人类基因组中,并且有可能作为一种新型的表观遗传修饰。然而,关于1mA和6mA在人类细胞内DNA转录过程中的生物学效应尚属未知。本文中,采用穿梭载体策略结合第二代测序技术,我们系统地研究了1mA和6mA对体外转录和人类细胞内转录效率和保真性的影响,并研究了它们的潜在修复机制。主要的研究内容概括如下:(1)1mA和6mA对体外转录影响的研究。我们采用同时含有T7启动子和巨细胞病毒启动子的pTGFP-T7-Hha10质粒作为亲本质粒,构建在特定位点含有1mA或6mA的质粒。接着将在特定位点含dA、1mA或6mA的三种质粒等摩尔比混合作为转录模板,进行了体外转录实验。结果表明1mA对上述两种RNA聚合酶介导的DNA体外转录都具有显著的抑制作用(转录效率分别为29%和30%),并且可诱导转录突变。但是6mA对体外转录的效率和保真性无显著影响。(2)1mA和6mA对人类细胞内转录影响的研究。我们通过转染试剂将DNA转录模板和pGEM-T载体质粒共转染到人类细胞内。基于第二代测序技术对转录产物进行测序分析,我们发现1mA严重抑制了人类细胞内DNA转录的效率(转录效率为44%),并且对DNA转录的保真性也有轻微的影响。但我们并未观察到6mA对DNA转录的效率和保真性有显著影响。(3)1mA和6mA潜在修复机制的研究。我们进一步研究了CSB、XPA和XPC等核苷酸切除修复途径中的关键蛋白是否参与修复1mA和6mA。基于第二代测序技术,我们研究了1mA和6mA对CSB、XPA或XPC基因敲除细胞内DNA转录效率和保真性的影响。结果表明当人类细胞中缺失CSB、XPA或XPC基因后,1mA和6mA对细胞内DNA转录的效率和碱基突变率的影响并没有较大改变。因此,我们的研究结果表明核苷酸切除修复并不是1mA和6mA的主要修复途径。本文中,我们主要研究了1mA和6mA在DNA转录过程中的生物学效应及其修复机制。我们发现1mA对体外和人类细胞内DNA转录的效率具有显著的抑制作用,并且会诱导转录突变。相反,6mA对体外和人类细胞内DNA的转录效率和保真性并未有较大影响。此外,核苷酸切除修复并不是1mA和6mA的主要修复途径。这些发现为阐释哺乳动物中DNA甲基化修饰在转录过程中的生物学效应提供了新的见解。
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