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DNA甲基化修饰在脊椎动物左右不对称发育中的调控机制

文章来源: 贤集网       发布时间:2017-09-12
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DNA甲基化是常见的表观遗传修饰形式,通常发生在CpG位点中的胞嘧啶,由DNA甲基转移酶所催化,将胞嘧啶(C)转变为5-甲基胞嘧啶(5mC)。DNA甲基化在基因转录调控、染色体结构稳定性、基因印记、X染色体失活等方面发挥作用。脊椎动物早期胚胎全基因组DNA甲基化图谱研究提示DNA甲基化可能在胚胎发育中发挥重要作用,然而关于DNA甲基化修饰在胚胎早期发育中的功能研究尚不全面。


脊椎动物体轴形成是胚胎早期发育的重要过程,包括前后轴、背腹轴以及左右轴的建立。除个体差异外,脊椎动物的外观呈现近乎完美的两侧对称结构,但内部器官却是不对称分布的,这个过程被称为左右不对称,在各个物种中普遍存在。左右不对称的建立首先是对称模式的打破和不对称信号的起始,随后组织中心形成并传递放大不对称信号,最后组织器官呈现不对称发育。然而DNA甲基化修饰是否参与胚胎左右不对称发育仍不清楚。

中国科学院动物研究所刘峰研究组利用斑马鱼为模式动物,发现缺失重要的DNA甲基转移酶dnmt1或者dnmt3bb.1之后,斑马鱼左右不对称发育受到严重影响,内部器官的左右不对称分布发生随机化,组织中心前体细胞发育缺陷导致组织中心形成受阻。进一步的研究发现,Dnmt1和Dnmt3bb.1介导的DNA甲基化修饰分别通过调节Lefty2-Nodal信号以及cdh1表达影响组织中心前体细胞发育,从而调控左右不对称发育。


上述工作首次揭示DNA甲基化修饰在脊椎动物左右不对称发育中的调控机制,丰富了对DNA甲基化在早期胚胎发育过程中生物学功能的认识。


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