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应激反应中的神秘DNA修饰

随着基因组学的进步,科学家正在发现动物中DNA字母的其他组成部分。DNA的这些异常化学修饰是否具有特殊含义,还是仅表明细胞机器正在犯错?

由彭金(Peng Jin)博士领导的埃默里大学医学院(Emory University of Medicine)的遗传学家一直在研究一种动物尚不了解的DNA修饰:DNA字母A(腺嘌呤)的甲基化。他们发现,在压力条件下,它会更多地出现在大脑中,并可能在神经精神疾病中起作用。

该结果计划在《自然通讯》上发表。

DNA字母C(胞嘧啶)上的甲基化通常会关闭基因,并且是表观遗传调控的重要组成部分,这是细胞改变DNA编码方式而不改变DNA字母本身的一种方式。甲基化描述了一个由额外的碳原子和三个氢组成的标记:-CH3。

如果甲基化出现在腺嘌呤上怎么办?在细菌中,N6-甲基腺嘌呤是它们抵御噬菌体(感染细菌的病毒)入侵的方式的一部分。最近在昆虫和哺乳动物的DNA中发现了相同的修饰,但是这种表观遗传的繁荣一直在等待对其功能的完整解释。

刚开始时,DNA中多余的-CH3突出可能会阻碍结合DNA并指导基因活性的蛋白质。对于C-甲基化,科学家对捕获,添加或擦除它的酶了解很多。对于A-甲基化,知之甚少。

Jin说:“我们发现6-甲基A是动态的,这可能暗示了它的功能。”“也就是说,识别,添加和消除这种类型的DNA甲基化的酶仍然是神秘的。”

他补充说,看来确实不涉及在A属于RNA时向A添加甲基的酶。

第一作者,人类遗传学助理教授姚兵博士最近在埃默里(Emory)建立了自己的实验室,以检查这些和其他新兴的DNA字母部分。Jin是人类遗传学系的研究副主席。

在《自然通讯》的论文中,Yao,Jin及其同事在研究抑郁症的标准模型(强迫游泳试验和尾巴悬吊试验)中观察了承受压力的小鼠的大脑前额叶皮层区域。

科学家发现,在这种情况下,脑细胞DNA中N6-甲基腺嘌呤的含量增加了四倍。用两种敏感技术检测DNA修饰:液相色谱/质谱法和与抗N6-甲基腺嘌呤的抗体结合。峰丰度约为百万分之25,虽然不算高-但似乎仅限于基因组的某些区域。

甲基A修饰倾向于出现在基因之间的区域中,并且大部分被排除在编码蛋白质的基因组部分之外。甲基A的丢失与压力上调的基因有关,这表明某些东西将其清除在活性基因周围。金补充说,A和C的甲基化之间似乎确实存在“串扰”。

带有压力诱导的6mA变化的基因与神经精神疾病相关的基因重叠。需要进一步调查的关系。科学家推测,响应压力异常的6mA电流可能会通过异位募集DNA结合蛋白而导致神经精神疾病。

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