华人团队发现真核生物的新型DNA甲基化修饰，并揭示其对精子功能至关重要

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Cell：华人团队发现真核生物的新型DNA甲基化修饰，并揭示其对精子功能至关重要" f/ O0 F$ U# m, N3 `  k4 z* p9 i9 a
来源：生物世界 2025-04-12 13:255 }3 u: t' F- V. {
该研究拓展了我们对于真核生物表观遗传学的认知，发现了参与生殖发育过程至关重要的表观遗传学新修饰，开创了 4mC 在真核生物中功能的研究新方向，拓展了表观遗传学领域的边界。
" ?* h/ G% b( o5 \" S! [奥地利科学技术研究所冯小琦团队（James Walker、张静懿、刘亚林、许淑娟为论文共同第一作者）在国际顶尖学术期刊 Cell 上发表了题为：Extensive N4 Cytosine Methylation is Essential for Marchantia Sperm Function 的研究论文。9 [6 h7 G5 s4 u2 k, g1 L; L2 z
该研究首次证明了 4mC 在真核生物中的存在，并阐明了在精子成熟阶段基因组中发生了广泛的 4mC 修饰，这对于精子的发育与功能至关重要。7 s" D9 I7 Z5 L& a2 e/ ]! V+ F

4 Y+ R  u' y* O+ @在这项最新研究中，研究团队发现，真核生物地钱（Marchantia polymorpha）的精子发生过程涉及两波大规模的 DNA 甲基化重编程。第一波，5mC 从转座子扩展至整个基因组；第二波，4mC 特异性发生在基因区域（genic region），覆盖超过 50% 的 CG 位点。
# b3 q- u% }7 Q  k+ H4mC 需要一种甲基转移酶（MpDN4MT1a），该酶在精子发生后期特异性表达。敲除 MpDN4MT1a 基因会改变精子的转录组，导致精子游动和生育缺陷，并损害受精后的发育。. J; b6 \2 t6 d2 g; M2 R
这些研究结果揭示了真核生物中广泛存在 4mC 修饰，鉴定出一个真核生物甲基转移酶家族，并阐明了 4mC 在生殖发育中的生物学功能，从而扩展了真核生物 DNA 功能性修饰的范围。$ F3 v7 O/ V' y& T! E5 n1 ?# |/ x
该研究的核心发现：
7 Q* m' Z. j: K8 Y1 v) z4 y在地钱精子发生过程中会发生广泛的 5mC 重编程；
: j5 e7 q, ?0 m& F4 d# J在地钱的精子中，4mC 在 CG 位点上广泛存在；! s/ h7 C" Z+ ~) Q
4mC 需要一种在精子发生晚期特异性表达的甲基转移酶；2 r9 o0 V. b  U
4mC 调控精子的 mRNA 含量、活力和生育能力。
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" h, _) r3 p5 w: a' d总的来说，该研究首次证实了 4mC 在真核生物中的存在，揭示了在地钱精子成熟过程中基因组范围内编码区的大规模 4mC 修饰，保障了精子的正常发育和正常功能，对精子命运的重要决定性，发现并鉴定了负责 4mC 修饰的真核 4mC 甲基转移酶——MpDN4MT1a。
- p4 x0 O+ {) n该研究拓展了我们对于真核生物表观遗传学的认知，发现了参与生殖发育过程至关重要的表观遗传学新修饰，开创了 4mC 在真核生物中功能的研究新方向，拓展了表观遗传学领域的边界。/ [2 g3 U. E$ [* y/ x  _
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