近日，復旦大學人類表型組研究院研究員丁琛團隊在《尖端科學》發表最新研究成果。該團隊首次實現大規模甲基化轉錄因子閱讀器的鑒定及功能研究，提供了最全面的轉錄因子—被修飾DNA相互作用組，涵蓋70%的轉錄因子。這些數據集將有助于該領域其他研究人員深入挖掘不同層次的表觀遺傳調控機制。
轉錄是將遺傳信息由DNA復制到RNA的過程，是蛋白質生物合成的第一步，相當于對DNA進行“解碼”和“翻譯”的起始。轉錄因子是調控生物體轉錄過程的重要物質。丁琛介紹，從已有的研究結果看，要理解DNA甲基化機制，首先要識別出將甲基化信號轉化為生物行為的DNA甲基化“閱讀器”和“寫入器”，即要確定與DNA甲基化動力學相關的蛋白質和DNA之間的相互作用，這對于破譯通過甲基化方式開展的各類生物過程中的遺傳“密碼”至關重要。然而，因為轉錄因子在生物體內先天豐度的不足，迄今為止人們對于轉錄因子閱讀器的大規模研究仍無能為力。
在此次研究中，研究人員首先通過聚合酶鏈反應擴增技術，以其原創技術——轉錄因子串聯結合元件序列為模板，以不同修飾的胞嘧啶堿基為原料分別獲得了5甲基胞嘧啶—TFRE序列、5羥甲基胞嘧啶—TFRE序列和5甲酰基胞嘧啶—TFRE序列。研究使用4種腫瘤細胞系和小鼠腦發育的5個時間點的核蛋白提取物，使用無標記定量質譜技術，共覆蓋約70%的轉錄因子，提供全景式蛋白質組學下的轉錄因子和被修飾DNA的結合模式。該研究同時鑒定到多種特定修飾結合的轉錄共調解因子以及DNA結合蛋白等，并發現無修飾5胞嘧啶DNA序列結合轉錄因子主要執行常規功能;5羥甲基胞嘧啶DNA序列和5甲酰基胞嘧啶DNA序列結合轉錄因子主要參與發育、分化等功能。而且，該研究還全面解析了24個轉錄因子家族和35個轉錄因子結構域與甲基化修飾DNA結合的偏好性。
同時，研究人員對小鼠大腦發育過程中轉錄因子特異甲基化修飾DNA結合模式的動力學進行了實證研究，揭示鼠腦發育過程的全景式轉錄因子—被修飾DNA結合模式，闡明不同轉錄因子修飾的DNA復合物在控制不同基因表達中的作用。轉錄因子—被修飾DNA相互作用組在不同發育階段具有不同的結合偏好性，進一步證明大腦發育過程中動態表觀遺傳調控所起的關鍵作用。(黃辛)
關鍵詞： 甲基化轉錄因子閱讀器 轉錄因子 DNA 轉錄
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