何川教授Cell子刊发布DNA甲基化分析新技术

【字体: 时间:2016年08月01日 来源:生物通

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  来自芝加哥大学、纪念斯隆凯特琳癌症中心的研究人员报告称,他们开发出了一种高度敏感、强大的方法分析罕见细胞群的全基因组5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)。研究成果发布在7月28日的《分子细胞》(Molecular Cell)杂志上。

  

生物通报道  来自芝加哥大学、纪念斯隆凯特琳癌症中心的研究人员报告称,他们开发出了一种高度敏感、强大的方法分析罕见细胞群的全基因组5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)。研究成果发布在7月28日的《分子细胞》(Molecular Cell)杂志上。

著名华人学者、芝加哥大学的何川(Chuan He)教授,与纪念斯隆凯特琳癌症中心的Ross L. Levine是这篇论文的共同通讯作者。何川教授主要从事化学生物学、核酸化学和生物学、遗传学等方面的研究。近年来在甲基化修饰,尤其是5hmC和m6A等方面获得了许多重要的发现。迄今已在Nature,Science等国际权威学术期刊发表了150余篇论文。曾荣获美国癌症研究青年科学家奖,凯克基金会医学研究杰出青年学者奖等多个奖项,并当选为顶级生命医学研究院HHMI研究员。

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今年1月,何川教授在Cell新子刊Cell Chemical Biology上发表文章,全面探讨了与基因表达调控有关的多种核酸修饰。何川教授对核酸修饰领域的发展史进行概述,着重介绍了核酸修饰鉴定和功能探索中取得的最新进展。文章覆盖了许多在生物系统中起重要调控作用的核酸修饰,包括DNA上的5mC及其衍生品、6mA,mRNA和长非编码RNA上的m6A、假尿嘧啶(Ψ)和m5C。此外,文章还简单阐述了其他非编码RNA(何川教授全面解读核酸上的那些修饰 )。

2月,何川教授和芝加哥大学的Dan Dominissini,及以色列特拉维夫大学的Gideon Rechavi博士领导研究人员,描绘出了真核细胞信使RNA(mRNA)中动态的N1甲基腺苷(N1 methyladenosine,m1A)甲基化组。这一研究成果发布在Nature杂志上(何川教授Nature阐析新型RNA修饰 )。

7月2日,学术期刊《eLife》在线刊登了何川教授和俄亥俄州立大学Li Wu领导的一项研究成果。研究结果指出了HIV-1 RNA的m6A修饰在病毒感染和HIV-1蛋白合成过程中所发挥的作用(何川教授eLife最新表观遗传学成果 )。

被称为“第六种碱基”的5hmC广泛分布于多种哺乳动物的组织和细胞中,与胚胎发育、神经系统功能以及肿瘤研究高度相关。与5-甲基胞嘧啶(5mC)相比,5hmC在组织中含量更低,难以精确地检测。随着研究的深入,5hmC参与的重要生物学作用逐渐被人们发现,同时也促使着5hmC的检测和定量方法不断发展。为了区分5hmC与其他胞嘧啶衍生物,很多利用化学或酶学修饰实现靶向检测或非靶向富集5hmC的方法应运而生。因此,选择并发展灵敏、准确、可靠的5hmC检测技术对于表观遗传研究至关重要。

在这篇文章中,研究人员描述了一种高度敏感的选择性化学标记和捕获方法,采用分离自约1,000个细胞的DNA全基因组分析5hmC,他们将之命名为nano-hmC-Seal。利用这一技术,研究人员评估了跨越不同的造血分化阶段5hmC的分布和动态。采用Nano-hmC-Seal分析Tet2突变的纯化小鼠急性髓性白血病(AML)干细胞,他们发现相比正常干细胞它们具有一些白血病特异性、差异性羟甲基化区域,这些区域包含一些具有不同5hmC峰的已知和候选疾病特异性靶基因。在AML中5hmC模式的改变与差异性基因表达密切相关,证实了在AML中5hmC动态改变对调控转录起重要作用。

新研究为在体内疾病模型及有限的临床样本中研究和检测DNA甲基化动态提供了一种有效的方法。

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

A Highly Sensitive and Robust Method for Genome-wide 5hmC Profiling of Rare Cell Populations

We present a highly sensitive and selective chemical labeling and capture approach for genome-wide profiling of 5-hydroxylmethylcytosine (5hmC) using DNA isolated from ∼1,000 cells (nano-hmC-Seal). Using this technology, we assessed 5hmC occupancy and dynamics across different stages of hematopoietic differentiation. Nano-hmC-Seal profiling of purified Tet2-mutant acute myeloid leukemia (AML) murine stem cells allowed us to identify leukemia-specific, differentially hydroxymethylated regions that harbor known and candidate disease-specific target genes with differential 5hmC peaks compared to normal stem cells. The change of 5hmC patterns in AML strongly correlates with differential gene expression, demonstrating the importance of dynamic alterations of 5hmC in regulating transcription in AML. Together, covalent 5hmC labeling offers an effective approach to study and detect DNA methylation dynamics in in vivo disease models and in limited clinical samples.

作者简介:

何川

现为芝加哥大学化学系教授、生物物理动态研究所主任。他的研究工作涉及化学、化学生物学、微生物学、生物无机化学、细胞生物学和结构生物学等广泛领域。近年来主要专注于表观遗传学方面的研究,为“RNA表观遗传学”这个全新研究领域的发起人之一,发现了首个去除RNA修饰的蛋白酶,并开发了DNA表观遗传学中DNA修饰碱基5-羟甲基胞嘧啶和5-醛基胞嘧啶等的检测和测序方法,在表观遗传学研究上具有突出的贡献。已经发表150多篇SCI学术论文,包括Nature、Science、Cell。迄今为止,在Nature,Science,JACS,Angew. Chem,Mol. Microbiol等国际权威学术期刊发表论文140余篇。何川曾荣获诸多荣誉:2003年获得美国塞尔学者奖和研究创新奖;2004年获得美国癌症研究青年科学家奖和凯克基金会医学研究杰出青年学者奖;2005年获得斯隆研究奖和贝克曼青年科学家奖;2006年获得“Camille Dreyfus”学者奖;07年获得CACPA杰出青年奖;08年获巴勒斯维尔康基金传染病致病机理研究奖;2010年获美国化学学会Akron Section奖和2010年获国际生物无机化学学会的Early Career奖。

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