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Nature:我国科学家在真核生物中揭示一种新的源自维生素C的DNA修饰

   将胞嘧啶甲基化为5-甲基胞嘧啶(5mC)是许多生物中普遍存在的DNA修饰。TET双氧酶对5mC的连续氧化导致一系列额外的表观遗传标记出现并促进哺乳动物的DNA去甲基化。然而,TET同源物在其他真核生物中的酶活性和功能仍然很大程度上未被探索。

   在一项新的研究中,中国科学院上海生化与细胞生物学研究所的徐国良(Guo-Liang Xu)课题组、复旦大学生命科学学院的唐惠儒(Huiru Tang)课题组和中国科学院水生生物研究所的黄开耀(Kaiyao Huang)课题组发现莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)含有一种5mC修饰酶(CMD1),它是TET同源物并通过碳-碳键催化甘油基结合到5mC的甲基基团上,从而导致两种立体异构的碱基产物产生。CMD1的催化活性需要Fe(II)及其结合基序His-X-Asp的完整性,这种结合基序在铁依赖性双加氧酶中是保守的。相关研究结果于2019年5月1日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“A vitamin-C-derived DNA modification catalysed by an algal TET homologue”。

  然而,与之前描述的使用2-氧戊二酸作为共底物(co-substrate)的TET酶不同的是,CMD1使用L-抗坏血酸(即维生素C)作为必需的共底物。维生素C将它的甘油基部分提供给5mC,同时伴随着乙醛酸和二氧化碳的形成。这种源自维生素C的DNA修饰存在于野生型莱茵衣藻的基因组中,但是在CMD1突变莱茵衣藻的基因组中以低得多的水平存在着。CMD1突变细胞在暴露于高光水平下的适应性也降低了。

  LHCSR3是一个在高光条件下保护莱茵衣藻免受光氧化损伤的关键基因。与野生型细胞相比,它在CMD1突变细胞中高度甲基化和下调,从而导致光保护性的非光化学猝灭能力下降。

  因此,这项新的研究鉴定出真核生物中的一种新的DNA碱基修饰,这种修饰是由一种不同的TET同源物催化,并且令人意外地源自于维生素C。此外,它还描述了这种DNA碱基修饰可起着一种潜在的表观遗传标记的作用,因而可能在调节光合作用中抵消DNA甲基化。

 
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