论文部分内容阅读
DNA的表观遗传修饰在调控生物的生长、发育和繁殖等生命活动中发挥着非常重要的作用。在哺乳动物和阿米巴原虫等低等生物中，胞嘧啶的修饰是一种主要的DNA修饰，其包括5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine，5mC)、5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxylmethylcytosine，5hmC)、5-醛基胞嘧啶(5-formylcytosine，5fC)和5-羧基胞嘧啶(5-carboxylcytosine，5caC)，其中5mC的产生由DNA甲基转移酶DNMT催化完成，而5hmC、5fC和5caC由TET蛋白氧化5mC产生。 莱茵衣藻是一种介于动物和植物之间的单细胞生物，其可以进行无性繁殖，也可以和高等生物一样进行有性生殖，并且在其核基因组DNA中含有和高等生物类似含量的5mC，但是没有了高等生物细胞间复杂的相互作用，为我们研究高等生物的表观遗传问题提供了便利。通过生物信息学分析，我们发现衣藻中含有四类共8个TET-like蛋白的编码基因。我们将这些TET-like蛋白在大肠杆菌中表达并纯化，然后用双加氧酶反应条件进行测试，发现其中一个蛋白Cmd1在体外能够将DNA上的5mC催化产生P1和P2两种新的胞嘧啶修饰。与已报导TET蛋白不同的是，Cmd1在催化反应中不需要2-OG而需要维生素C的参与，相同的是两者都需要Fe2+。同位素示综结果显示，维生素C上的C4-C6在反应中直接转移到5mC的甲基上，形成两种互为手性异构体的化合物——P1和P2。 通过质谱方法，我们在衣藻总DNA样品中检测到约占总胞嘧啶碱基百万分之十的P修饰碱基。在衣藻中针对Cmd1的RNAi和过表达的结果显示，P修饰的含量与Cmd1的表达量成正相关。 综上所述，我们在衣藻DNA中发现了新的胞嘧啶修饰——P修饰，并且该修饰由Cmd1催化维生素C和5mC产生。我们的发现丰富了基因调控的多样性，并且证明了5mC和维生素C在生物代谢中还有新的去向。