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发稿时间：2019-02-01来源：天昊生物

 

dna甲基化是表观遗传学领域一个重要的研究方向，真核生物中最常见的dna修饰非5-甲基胞嘧啶（5mc）莫属了，这也是我们研究最为广泛的一种修饰方式（图1）。然而在原核生物中最常见的dna修饰方式则为n⁶-methyladenine (6ma)，即腺嘌呤第6位氮原子甲基化修饰（图1）。那么在真核生物生物中是否也存在6ma的修饰呢？这个问题在早期一直存在争论。

随着6ma在原核生物中重要的功能（保护dna、参与dna复制和修复、基因调控等）被揭示，真核生物中6ma的研究也逐渐增多，早期主要集中在单细胞原生生物中，如四膜虫、草履虫和衣藻等，6ma大约占据这些基因组所有腺嘌呤的0.4-0.8%。而最新的报道显示6ma的修饰发生在更高等的生物中，如线虫、果蝇、蚊子和植物等。在人类基因组中是否也存在6ma的修饰呢 addin en.cite  addin en.cite.data ^,？本文针对human样本中发生6ma修饰的6篇文章进行了详细整理。

	提示：近两年来m6a rna甲基化的项目和实验如火如荼地在开展，在人类样本中更是涌现了一批高质量的文章。而人类样本中dna 6ma相对来说刚刚起步，以下6篇高分文章多为2018年最新发表的，而其中应用到的方法与m6a rna甲基化中较为相近，这个领域会成为未来的一个热点吗？

 

 

 

 

 

 

no1. dna 6ma去甲基化酶alkbh1增强了人间充质干细胞的成骨分化，bone research, 2016, if: 12.354

研究发现了间充质干细胞alkbh1的表达水平在成骨诱导过程中是上调的，而敲低alkbh1增加了6ma的水平，同时显著降低了成骨相关基因的水平。体内实验也显示alkbh1的缺失限制了骨头形成能力。而过表达alkbh1能够增强成骨细胞的分化。机制上，alkbh1缺失会导致atf4启动子区域6ma修饰的积累，从而引起atf4转录沉默；而atp表达的重建能够成功挽救成骨分化。

从这篇文章中能够发现6ma修饰在干细胞分化表观调控中可能也发挥了重要作用，这样的调控机制和研究思路是不是可以借鉴？

dot blot实验显示敲低alkbh1显著增加了6ma的水平

 

no2. 利用单分子实时测序比对表征真核生物基因组6ma修饰，genome research, 2018年5月，if: 10.101

从文章标题能够看出本研究内容比较明确，利用三代单分子实时测序技术（smrt）对两种真核生物基因组进行测序，在衣藻中构建了第一个完整的6ma单碱基和单分子分辨率的图谱；在人类淋巴母细胞中，联合smrt和独立的测序数据推断6ma修饰富集在早期全长的line-1原件启动子区域。

细菌和真核生物6ma甲基化组之间的差异

新的方法比对真核生物基因组中6ma修饰

 

no3. 人类基因组中6ma dna修饰，molecular cell, 2018年7月，if: 14.248

看这个高大上的名字就知道这篇文章把矛头直指人类样本中6ma修饰，作者利用多种方法表征了人类基因组中6ma修饰，包括pacbio smrt, 6ma-ip-seq, lc-ms/ms, 6ma-ip-qpcr等，可以说是第一篇paper系统地揭示了人类基因组中6ma修饰图谱。

其中发现6ma广泛存在于人类基因组中，一共有881,240个6ma位点，占据所有腺嘌呤约0.051%，[g/c]agg[c/t]是6ma修饰最显著相关的motif。在人类细胞样本中6ma位点富集在编码区，而且标记了活跃转录的一些基因。

人类基因组中dna 6ma和n6-去甲基化腺嘌呤分别被n6amt1和去甲基化酶alkbh1调控。而癌症中6ma丰度显著更低，伴随着n6amt1水平下降，alkbh1水平上调；6ma修饰水平的下调能够促进肿瘤形成。

因此这篇报道比较系统地阐述了人类基因组中的6ma修饰及6ma修饰在肿瘤形成中的重要作用！

n6amt1和alkbh1在人类正常细胞和癌细胞中重要功能示意图

 

no4. 人线粒体基因组上6ma单碱基分辨率测序发现链非对称性cluster与ssbp1有关，nucleic acids research, 2018年10月，if: 11.561

作为nar突破性文章，作者首先建立了6ma-交联-外切酶-测序（6mace-seq）的方法在单碱基分辨率下检测基因组范围内的6ma，在合成的dna及细菌基因组中证实了方法的准确性。同时利用这项技术绘制了人类基因组6ma图谱，准确地重现了已知的6ma富集在活跃的逆转录转座子上，而线粒体6ma cluster不对称地富集在重链上。

研究人员同时发现了一个新的6ma结合蛋白ssbp1，一种已知的覆盖重链的线粒体dna复制因子，将6ma和线粒体dna复制调控联系在一起。最后也表征了alkbh1作为一种线粒体蛋白与6ma去甲基化活性有关，alkbh1的缺失降低了线粒体氧化磷酸化。

因此这篇报道主要揭示了6ma在人类线粒体中的重要功能！

人类线粒体6ma图谱

 

no5. 恶性胶质瘤中6ma dna修饰，cell, 2018年11月，if: 31.398

标题言简意赅，在恶性脑部肿瘤--胶质瘤中表征6ma甲基化修饰，cell主刊上发表的文章，内容定会详实：恶性胶质瘤中6ma的水平呈现明显的上调，而且与异染色质组的蛋白修饰共定位，特别是h3k9me3。6ma水平受到dna去甲基化酶alkbh1的调控，其缺失通过降低染色质可接近性导致oncogenic通路转录沉默。而对患者来源的胶质瘤模型靶向alkbh1能够抑制肿瘤细胞的增殖，并且延长了移植瘤小鼠的生存时间，这表明这种新的dna修饰可能是胶质瘤潜在的治疗靶点。

又一篇在癌症中验证了6ma修饰的重要功能！

alkbh1及6ma在恶性胶质瘤中重要功能示意图

 

no6. 利用合成的读-写（read-write）模块构建表观遗传学调控，cell, 2019年1月，if: 31.398

从标题上看文章挺有意思，研究团队在细胞样本中利用6ma修饰构建了一个正交的表观调控系统，利用合成的因子去write and read 6ma，因此招募转录调控因子控制报告位点。并且利用该系统和数学模型构建了调控回路，诱导基于6ma的转录状态，促进了其空间传播，维持了这些状态的表观遗传记忆（仅看这些文字确实懵逼，详见文章）。

合成的6ma表观遗传调控系统

 

后续解读将会整理6ma dna甲基化和去甲基化相关的酶以及常用的检测方法等，敬请期待！！！

 

 

参考文献：

 addin en.reflist 

1. heyn, h. & esteller, m. an adenine code for dna: a second life for n6-methyladenine. cell 161, 710-3 (2015).

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3. zhou, c., liu, y., li, x., zou, j. & zou, s. dna n(6)-methyladenine demethylase alkbh1 enhances osteogenic differentiation of human mscs. boneres 4, 16033 (2016).

4.zhu, s. et al. mapping and characterizing n6-methyladenine in eukaryotic genomes using single-molecule real-time sequencing. genome res 28, 1067-1078(2018).

5. xiao, c.l. et al. n(6)-methyladenine dna modification in the human genome. mol cell 71, 306-318 e7 (2018).

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ssbp1 on the mitochondrial genome. nucleic acids res 46, 11659-11670 (2018).

7.xie, q. et al. n(6)-methyladenine dna modification in glioblastoma. cell 175, 1228-1243 e20 (2018).

8. park, m., patel, n., keung, a.j. & khalil, a.s. engineering epigenetic regulation using synthetic read-write modules. cell 176, 227-238 e20 (2019).