Nat Neurosci:Rett综合征可能与MeCP2突变导致非CpG甲基化有关
2014-02-07 MedSci MedSci原创
在正常的发育过程中，所有的细胞往往会通过一种叫做甲基化的过程，将一种化学甲基添加到DNA上，来关闭它们不需要的基因。以往科学家们认为甲基只能附着到CpG位点，即DNA序列中胞嘧啶后紧连鸟嘌呤的位点。但是近年来，研究人员发现甲基也存在于其他的序列上，在干细胞和大脑神经元中也发现有所谓的非CpG甲基化作用。 现在，来自约翰霍普金
在正常的发育过程中，所有的细胞往往会通过一种叫做甲基化的过程，将一种化学甲基添加到DNA上，来关闭它们不需要的基因。以往科学家们认为甲基只能附着到CpG位点，即DNA序列中胞嘧啶后紧连鸟嘌呤的位点。但是近年来，研究人员发现甲基也存在于其他的序列上，在干细胞和大脑神经元中也发现有所谓的非CpG甲基化作用。
现在，来自约翰霍普金斯大学的一个研究人员小组发现，在神经元中非CpG甲基化比以前认为的更晚发生且更为动态，且它是独立于传统的CpG甲基化来发挥基因调控系统作用。文章发表于1月28日《自然神经科学》（Nature Neuroscience）杂志上的这篇新论文中，研究小组描述了这一新基因调控机制，以及它有可能是如何促成Rett综合征的。Rett综合征是一种神经系统疾病，主要累及女孩，导致运动和社交性沟通问题。
领导这一研究的是著名华人科学家、约翰霍普金斯大学医学院神经学教授、细胞工程研究所干细胞项目负责人宋红军（Hongjun Song）博士。在以往的研究中，宋红军发现非CpG甲基化普遍存在于神经元中，这一研究发现让他们感到惊讶，因为除了干细胞从未在其他细胞中发现过这种现象。
通过检测神经元中正在转录的基因，宋红军和同事们发现像科学家们从前在干细胞中看到的一样，在神经元中非CpG甲基化阻断了基因表达。他们还绘制出了基因组的图谱，找到了非CpG甲基化发生的位点，并发现它开拓了自己的活动范围，分布在没有CpG甲基化的一些区域。宋红军说：“这是第一次提出它或许可以独立于CpG甲基化发挥功能。”
这种新的甲基化类型似乎是在不同的规则下起作用。科学家们长期以来认为甲基化是最终的结果。一旦有一个甲基附着到胞嘧啶上，故事的剧情走向就是：基因被永久的关闭。宋洪军说：“这变成了教条。一旦变为适当的细胞类型，细胞就不会改变它们的身份或是DNA甲基化。”
但非CpG甲基化似乎发生在晚些的时候，当神经元成熟之时——而传统的观点认为这是不可逆的。研究人员通过一项实验了解到了这一点，他们在成年小鼠中敲除了负责将甲基附着到DNA上去的一些酶。他们发现神经元仍然有一样多的CpG甲基化，但非CpG甲基化却减少了。这表明非CpG甲基化是一种活动性的过程，有甲基不断被脱下和放回原处，进一步证明了非CpG甲基化有可能发挥了更多的作用，控制了成熟细胞中的一些活动。
研究人员还发现在一个重要的方面非CpG甲基化与CpG甲基化相似：它被一种长期以来被确认为在甲基化中发挥作用的酶MeCP2读取。
由于MeCP2突变导致了Rett综合征这具有重要的意义，认识DNA甲基化是了解这一综合征的关键。宋红军说，当发育过程中起作用的MeCP2基因发生沉默时，这一疾病就会发生。
原始出处：
Guo JU, Su Y, Shin JH, Shin J, Li H, Xie B, Zhong C, Hu S, Le T, Fan G, Zhu H, Chang Q, Gao Y, Ming GL, Song H.Distribution, recognition and regulation of non-CpG methylation in the adult mammalian brain.Nat Neurosci. 2014 Feb;17(2):215-22
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