综述：衣藻表观遗传动力学：单细胞藻类研究的新前沿

本综述聚焦模式生物莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii），系统解析其独特的表观遗传调控机制，包括DNA甲基化（5mC/6mA）、组蛋白翻译后修饰（PTMs）和非编码RNA（ncRNAs）在环境适应与基因编辑应用中的关键作用，为藻类生物技术提供新视角。

　　

Highlights

独特的表观遗传景观

莱茵衣藻同时拥有C⁵-甲基胞嘧啶（5mC）和N⁶-甲基腺嘌呤（6mA）双甲基化系统，以及多样化的组蛋白修饰。与大多数真核生物不同，其基因调控对5mC依赖度较低，且缺乏可检测的H3K27me3（一种常见的基因沉默标记），但依然具备完整的基因沉默机制。

6mA的生物学谜题

6mA在环境适应中表现出核心调控功能，例如参与光响应和营养胁迫应答。有趣的是，6mA富集区域常与转座子元件重叠，暗示其在基因组稳定性维持中的潜在作用，但其精确分子机制仍待破解。

非编码RNA的调控网络

微小RNA（miRNA）的生物合成通路与应激响应密切相关。研究发现，特定miRNA可通过靶向光合作用相关基因，动态调节藻类对盐度变化的适应能力。

进化与生物技术启示

莱茵衣藻简约的表观遗传特征（如缺失典型Polycomb抑制复合物）可能反映早期植物进化分支的适应性策略。其6mA甲基转移酶的同源基因在高等植物中功能分化，为研究表观遗传标记的演化提供模型。目前，通过改造组蛋白乙酰化酶（HATs）已实现外源蛋白表达量提升300%，展现出显著的生物工程潜力。

Abstract

作为初级生产者，单细胞绿藻凭借其表型可塑性在水生生态与生物制造中占据重要地位。本文以莱茵衣藻为研究对象，揭示其表观遗传工具箱如何协同驱动环境适应：5mC主要分布于转座子区域而非启动子，6mA则活跃参与基因体甲基化；组蛋白变体H2A.Z与热休克响应关联，而H3K4me3标记的动态变化与氮胁迫恢复直接相关。这些发现不仅拓展了对真核生物表观遗传保守性的认知，更为设计合成生物学元件（如甲基化响应启动子）提供了天然模板库。