劉穎課題組在《Nature Cell Biology》報道DNA 6mA調(diào)控線粒體脅迫適應(yīng)性的跨代遺傳閱讀次數(shù)：
劉穎課題組在《Nature Cell Biology》報道DNA 6mA調(diào)控線粒體脅迫適應(yīng)性的跨代遺傳
線粒體是細胞內(nèi)最重要的細胞器之一。細胞日常所需能量的90%以上都是由線粒體提供的。線粒體功能失常與人類很多重大疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。環(huán)境中有多種因素可能導(dǎo)致線粒體功能損傷，如微生物毒素、部分農(nóng)藥或抗生素。與此同時，細胞內(nèi)產(chǎn)生的活性氧等也會對線粒體造成傷害。這些能夠?qū)€粒體造成損傷的因素統(tǒng)稱為線粒體脅迫。鑒于線粒體的重要性和線粒體脅迫的廣泛存在，生物是否在長期演化的過程中進化出了將線粒體脅迫信息傳遞給子代，從而使得子代能夠更好地適應(yīng)線粒體脅迫的機制呢？
2018年12月3日，北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心劉穎課題組在《Nature Cell Biology》在線發(fā)表題為“N6-methyldeoxyadenine is a transgenerational epigenetic signal for mitochondrial stress adaptation”的論文，報道秀麗隱桿線蟲可以將親代受到的線粒體脅迫信息通過DNA和組蛋白甲基化傳遞給子代，使得子代對線粒體脅迫有更好的適應(yīng)性。
劉穎課題組在研究中發(fā)現(xiàn)，用線粒體抑制劑或者病原菌處理線蟲造成其線粒體脅迫時，親代線蟲的發(fā)育延緩。但在相同的處理條件下，子代線蟲的發(fā)育明顯優(yōu)于親代，并且這種適應(yīng)性在線粒體脅迫移除的情況下仍然能夠維持傳遞4代。通過遺傳學(xué)手段，劉穎課題組發(fā)現(xiàn)線粒體脅迫適應(yīng)性的跨代遺傳受到組蛋白H3K4me3和DNA 6mA兩種甲基化修飾的調(diào)控。進一步研究發(fā)現(xiàn)子代建立的組蛋白和DNA甲基化通過修飾線粒體脅迫響應(yīng)相關(guān)基因的啟動子區(qū)，使得這些應(yīng)激基因在子代遭遇線粒體脅迫時能夠更快速高效地被啟動，進而使得子代具備對線粒體脅迫更強的適應(yīng)性。
線粒體脅迫使得親代DNA 6mA甲基化水平升高并遺傳至子代
DNA 6mA甲基化于2015年首次被證明存在于衣藻、線蟲和果蠅基因組中，近兩年來也相繼有報道證實DNA 6mA甲基化形式存在于更高等的生物甚至是人類基因組中。然而，該修飾的生物學(xué)功能和調(diào)控機制仍不清楚。劉穎課題組首次發(fā)現(xiàn)DNA 6mA參與線粒體應(yīng)激，并與組蛋白H3K4me3共同調(diào)控了線蟲線粒體脅迫適應(yīng)性的跨代遺傳。
北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心博士后馬成川為論文第一作者，劉穎研究員為論文通訊作者。北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所博士生牛榮在研究過程中作出了重要貢獻。該研究獲得了國家自然科學(xué)基金委、科技部國家重點研發(fā)計劃及973計劃、北大－清華生命科學(xué)聯(lián)合中心、膜生物學(xué)國家重點實驗室和HHMI國際研究學(xué)者項目的支持。馬成川獲得北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心博士后基金的支持。
親代線蟲遭受線粒體脅迫后通過組蛋白和DNA甲基化將信息傳遞給子代，增強子代對脅迫環(huán)境的適應(yīng)性
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