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
7 i0 g" E; G' R来源：生物世界 2025-04-12 13:25
# i- A( y" P+ I# Z; o/ s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。
# ~  s4 h" a; Q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。: f% b. L; |+ ^/ |, _* M
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。+ \" m" L# ~8 e* X- C$ z

& y7 m5 N* d3 J  X5 f: Y; k2 y5 \% x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。! u( C; Q0 X' ]' F7 X, a
4mC 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。
" Q  o0 G, R. }" M1 N0 f) W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。9 [7 J* Q" V/ H) Q
该研究的核心发现：
6 @' A0 e4 r. Q% J0 p- |  k# q9 Q在地钱精子发生过程中会发生广泛的 5mC 重编程；
" r5 [3 P; c9 V# F/ N- }, u在地钱的精子中，4mC 在 CG 位点上广泛存在；5 L1 s# k  C+ u# Q  F! |
4mC 需要一种在精子发生晚期特异性表达的甲基转移酶；+ I8 @8 x% w7 z! Q- C3 v
4mC 调控精子的 mRNA 含量、活力和生育能力。
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! P. ?4 d8 G$ G1 L& @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。
% l9 b, Z7 K/ S# F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。9 i  R" h7 b/ D

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