广医三院晏光荣等团队首次证实人类基因组存在6mA修饰

广州医科大学附属第三医院晏光荣教授领导的研究团队在人类基因组中首次发现了DNA 6mA修饰，而之前的观念是它不存在于真核生物中。

　　

DNA N6-甲基腺嘌呤（6mA）是原核生物中最普遍的修饰。最初，人们认为6mA修饰只存在于原核生物中，而不存在于真核生物中。直至2015年，三篇《Cell》文章报道6mA修饰存在于线虫、衣藻和果蝇的基因组中。至于它是否存在于人类细胞中，至今仍然是一个谜。

最近，广州医科大学附属第三医院晏光荣教授领导的团队利用Pacific Biosciences测序数据，首次证实了人类基因组DNA中存在6mA修饰，特别是线粒体基因组。他们还发现，6mA的降低可促进肿瘤发生。

这项成果于本周发表在《Molecular Cell》杂志上。文章通讯作者为广医三院的晏光荣教授，费城儿童医院的王凯教授、中国农业科学院的谷晓峰研究员以及北京放射医学研究所的伯晓晨研究员为共同通讯作者。

利用“华夏一号”基因组的PacBio测序数据，研究人员发现了881,240个6mA修饰位点。这些修饰大约覆盖人类基因组中0.051%的腺嘌呤，比一些真菌和线虫低，但与果蝇和猪的水平相似。

之后他们利用6mA免疫沉淀测序（6mA-IP seq）和液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）验证了对这种DNA修饰的发现。6mA-IP seq揭示的6mA位点与通过SMRT测序发现的位点重叠，而且LC-MS/MS发现的修饰腺苷酸比例也与SMRT测序结果相似。

简言之，这些结果表明DNA 6mA修饰的确存在于人类基因组中。

研究人员留意到，性染色体上的6mA修饰密度仅为常染色体的一半，覆盖X染色体上0.023%的位点和Y染色体上0.024%的位点。同时，线粒体基因组有着更高密度的6mA修饰，含量为0.184%，比常染色体高出两倍多。

研究人员还指出，6mA修饰集中出现在外显子区域，特别是人类细胞中那些活跃转录的基因，并且往往出现在[G/C]AGG[C/T] motif上。

通过体外和体内分析，研究人员还发现N6AMT1是负责人类基因组中6mA修饰的甲基转移酶，而ALKBH1则是6mA修饰的去甲基化酶。

此外，研究团队还比较了癌症和配对的正常组织中的6mA修饰水平，发现肿瘤组织中的基因组6mA和N6AMT1甲基转移酶水平都下调。同时，ALKBH1去甲基化酶上调。

通过一组人类胃癌和肝癌组织的分析，研究人员发现与正常组织相比，N6AMT1基因拷贝数减少。这表明，N6AMT1的下调可能是因为癌细胞中的基因丢失。肝癌中6mA的下调与肿瘤大小、组织学分级、AFP水平、肿瘤复发和疾病分期都有关联。

研究人员还报道，癌细胞中N6AMT1的沉默促进了肿瘤形成，而ALKBH1的沉默抑制了癌细胞生长和克隆形成等。过表达的作用正相反，ALKBH1的过表达逆转了这些影响，而N6AMT1的过表达抑制了癌细胞生长。

“这些数据表明，基因组DNA 6mA修饰在癌症等人类疾病中扮演了关键角色，”作者在文中写道。

研究人员还指出，目前人们正在研究DNA 5mC甲基化是否可以作为癌症的生物标志物，通过液体活检来评估。DNA 6mA修饰也同样，有望作为癌症诊断和治疗的生物标志物。（生物通 薄荷）

原文检索

N6-Methyladenine DNA Modification in the Human Genome

Molecular Cell. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molcel.2018.06.015