何川nature 何川教授Nature Cell子刊解析表观遗传学
早年毕业于中国科技大学的何川教授现任芝加哥大学生物物理动态研究所主任,以及北京大学合成与功能生物分子中心主任。何川教授研究组主要从事化学生物学、核酸化学和生物学、遗传学等方面的研究,近期在NatureBiotechnology,Molecular Cell杂志上发表新研究成果,解析基因组及转录组中新发现的突变,以及RNA甲基化表观遗传等方面的新发现。
核苷酸变异(Nucleotidevariants),特别是那些与表观遗传功能有关的变体,并不仅仅是简单的基因组序列变化,还为我们提供了关于调控的重要信息,而且这些变化也定义了高等生物中的细胞状态,比如DNA中发现的5-甲基胞嘧啶(5-mC),就是真核生物表观遗传修饰中近期才解析的核苷酸变异。
但是研究表示,5-mC只是DNA表观遗传动态调控网络的一个小成员,这一调控网络还包括5-羟甲基胞嘧啶(5hmC),5-甲酰胞嘧啶(5-formylcytosine),5-羧基胞嘧啶(5-carboxylcytosine)。而且近期的研究证明了RNA具有可逆的N6-methyladenosine(甲基腺苷核苷酶)活性。
由此何川教授等人在NatureBiotechnology文章中,指出这些新发现将会打开表观遗传学研究领域的新局面,并且这些快速发展的研究进展也将极大的促进一些新技术的研发,特异性识别,富集和测序核苷酸修饰,比如此前的单碱基高分辨率测序方法TAB-Seq技术等。
另外一篇发表在MolecularCell杂志上的文章中,何川教授与北京基因组研究所杨运桂研究组等合作,发现和鉴定了第二个m6A去甲基化酶-与FTO同属加双酶AlkB家族的ALKBH5,进一步证实了可逆m6A甲基化调控mRNA表达水平和RNA代谢过程。
6-甲基腺嘌呤(N6-methyl-adenosine(m6A))是高等生物中含量最为丰富的一种RNA甲基化形式,其甲基化由SAM类甲基化转移酶催化而成。m6A是mRNA中存在的主要甲基化形式,可能参与mRNA剪接、运输等加工过程,但mRNA中m6A的生物学功能并不清楚。
研究人员从生化、基因组学、细胞及模式生物多层次水平上,发现和鉴定了第二个m6A去甲基化酶-与FTO同属加双酶AlkB家族的ALKBH5,进一步证实了可逆m6A甲基化调控mRNA表达水平和RNA代谢过程;ALKBH5敲除小鼠生精小管细胞中mRNA的m6A甲基化水平升高,同时引起睾丸萎缩,精子数量减少,质量下降,生育率下降等病变,证实ALKBH5介导的RNAm6A去甲基化调控精子发育等重要生理功能。
这一研究工作为可逆RNA甲基化作为一种新的表观遗传调控机制提供了直接生物学证据,为代谢性疾病、生殖发育和恶性肿瘤的早期诊断与有效治疗提供了新的思路和研究方向。
