在纤毛虫鉴定了DNA6mA甲基转移酶复合物及阐明生物学功能
DNA甲基化是表观遗传调控的重要组成部分，在调控基因组印记，X染色体失活，转座子抑制，基因表达，胚胎发育等方面发挥重要作用。真核生物中最主要的DNA甲基化修饰是5-甲基胞嘧啶（5mC）。由于其在真核生物中的丰富性和重要性，以前的研究集中表征5mC。相反，N6-甲基腺嘌呤DNA（6mA）修饰是原核生物中最普遍的DNA修饰。 6mA在DNA复制，错配修复，类核分离和基因表达的调节中起着至关重要的作用，并且对于某些细菌菌株的存活至关重要。随着深度测序的发展，发现6mA存在于有限数量的真核生物中，包括莱茵衣藻，秀丽隐杆线虫，黑腹果蝇，真菌，小鼠，拟南芥，斑马鱼和猪。一些研究表明，6mA参与基因和转座子表达的调节，包括激活和抑制。
DNA N6-腺嘌呤甲基化（6mA）最近已在多种真核生物中鉴定出来，跨越单细胞生物到原虫。但是对于在纤毛虫中，6mA怎么生成及具体的生物学功能，不是很清楚。
2019年5月16日，美国哥伦比亚大学Laura F. Landweber及普林斯顿大学Tom W. Muir共同通讯在Cell在线发表题为“Identification of a DNA N6-Adenine Methyltransferase Complex and Its Impact on Chromatin Organization”的研究论文，该研究报告了纤毛虫中的DNA 6mA甲基转移酶复合物，称为MTA1c：由两种MT-A70蛋白和两种homeobox-like结构域的 DNA结合蛋白组成，该复合物特异性甲基化dsDNA。纤毛虫中催化亚基MTA1的破坏导致全基因组6mA的损失。 突变体未能完成性周期，这通常与峰值MTA1表达一致。 该研究确定了一种DNA N6-腺嘌呤甲基转移酶，并确定了6mA在染色质组织中的作用。另外，该工作通过扩展现有技术，在全长染色体上以位点特异性方式引入修饰核小体和DNA甲基化应该是可行的。这种“人工设计”染色体将成为研究DNA模板化过程（如完全天然DNA环境中的转录）的有力工具。
长期以来，人们已经认识到对DNA的共价修饰是表观遗传调控的重要标志。 DNA N6-甲基腺嘌呤（6mA）最近在真核系统中受到了密集的研究，表明6mA在基因调控，跨代表观遗传和染色质组织具有重要作用。拟南芥中含有6mA（0.006％-0.138％ 6mA / dA），水稻（0.2％），秀丽隐杆线虫（0.01％-0.4％），果蝇（0.001％-0.07％），非洲爪蟾（0.00009％） ，小鼠胚胎干细胞（ESCs）（0.0006-0.007％）等。在果蝇脑中破坏DMAD（一种6mA去甲基化酶）导致6mA的积累和Polycomb介导的沉默。在哺乳动物中存在6mA仍然是一个争论的主题。 HeLa和小鼠ESC的定量液相色谱 -串联质谱（LC-MS / MS）分析未能检测到高于背景水平6mA。然而，最近的一项研究报道，人体细胞中6mA的损失促进了肿瘤的形成，这表明6mA是一种生物学相关的表观遗传标记。
Oxytricha染色体的表观基因组谱
与原虫相比，6mA在各种单细胞真核生物中含量丰富，包括纤毛虫（0.18％-2.5％）和绿藻衣藻（0.3％-0.5％），最近在真菌中也报道了高水平的6mA（高达2.8％）。纤毛虫长期以来作为染色质修饰研究的有力模型，它们在每个细胞内具有两个结构上和功能上不同的细胞核：生殖细胞微核是转录沉默的并且含有~100兆碱基大小的染色体；相反，体细胞是大核具有转录活性，是非发育细胞中Pol II依赖性RNA产生的唯一基因座，大核基因组是非常片段化的，由约16,000个独特的染色体组成，平均长度为〜3.2kb，大多数编码单个基因。用微球菌核酸酶消化后，大核染色质产生特征性的~200bp阶梯，表明规则间隔的核小体。然而，在这些微型染色体中如何以及在何处组织核小体仍然是未知的，并且这反过来又调节（或受其调节）6mA沉积。
MT-A70蛋白的系统发育树分析
有趣的是，在绿藻，酵母和纤毛虫中，6mA富集在启动子附近的核小体接头区域内的ApT二核苷酸基序中。该报告了纤毛虫中的DNA 6mA甲基转移酶复合物，称为MTA1c：由两种MT-A70蛋白和两种homeobox-like DNA结合蛋白组成，该复合物特异性甲基化dsDNA，催化亚基MTA1的破坏导致全基因组6mA的损失和共有的ApT二甲基化基序的消除。 突变体未能完成性周期，这通常与峰值MTA1表达一致。
文章总结
总而言之，该研究确定了一种DNA N6-腺嘌呤甲基转移酶，并确定了6mA在染色质组织中的作用。另外，该工作通过扩展现有技术，在全长染色体上以位点特异性方式引入修饰核小体和DNA甲基化应该是可行的。这种“人工设计”染色体将成为研究DNA模板化过程（如完全天然DNA环境中的转录）的有力工具。
参考信息：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30447-7#
