國際著名期刊《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)近期發(fā)表藥學(xué)院王連榮教授課題組在細菌DNA磷硫?;I(lǐng)域的最新研究成果,揭示了DNA磷硫?;揎椀奈稽c選擇性及其與DNA三維結(jié)構(gòu)和DNA甲基化修飾的關(guān)系,闡明了在同一種細菌中兩種完全不同類型DNA修飾之間的相互影響。
論文題為“Epigenetic competition reveals density-dependent regulation and target site plasticity of phosphorothioate epigenetics in bacteria”(《表觀遺傳修飾間競爭揭示了細菌DNA磷硫?;揎椀恼{(diào)控密度依賴性和修飾位點多變性》),武漢大學(xué)藥學(xué)院博士研究生武曉琳與曲阜師范大學(xué)教授曹博為該論文的并列第一作者,武漢大學(xué)為第一作者單位,武漢大學(xué)王連榮教授、波士頓大學(xué)James E. Galagan教授以及麻省理工學(xué)院Peter C. Dedon為共同通訊作者。
DNA磷硫?;揎検且环N位于DNA磷酸骨架上的含硫修飾,在不同菌中DNA磷硫酰化的修飾位點序列不同。該研究從一株同時含有GAAC/GTTC磷硫?;揎椇虶ATC甲基化修飾的沙門氏菌入手,揭示了DNA磷硫?;揎椬鳛橐粋€新型表觀遺傳修飾的獨特性質(zhì)。DNA結(jié)構(gòu)相似的GAAC/GTTC/GATC序列可以被DNA磷硫?;揎椀鞍姿R別,而GATC上面的甲基化修飾則可以阻礙DNA磷硫酰化修飾該位點,使得磷硫酰化修飾位點向GAAC/GTTC位點發(fā)生遷移。由此產(chǎn)生了在有甲基化修飾情況下,沙門氏菌主要磷硫?;揎棡镚AAC/GTTC;而甲基化基因敲除后,基因組上一半的磷硫?;揎椶D(zhuǎn)移到GATC序列上,但是整個細菌中總體磷硫?;揎椀牧勘3址€(wěn)定。
DNA除了由ATCG四種堿基組成,構(gòu)成編碼生命信號的遺傳物質(zhì)之外,還會有各種各樣的表觀遺傳修飾在不改變DNA密碼的情況下對生命活動進行調(diào)節(jié)。通常一個細菌中往往含有不止一種DNA修飾系統(tǒng)來行使表觀遺傳或者限制修飾的功能,該研究發(fā)現(xiàn)了兩種完全不同類型的DNA修飾在同一細菌之間的相互影響,證明了DNA磷硫酰化修飾的位點特異性與DNA結(jié)構(gòu)及DNA甲基化修飾的關(guān)系,也加深了我們對不同表觀修飾系統(tǒng)相互作用的理解。該研究集中了蛋白DNA相互作用、DNA修飾組學(xué)以及計算機模擬等關(guān)鍵成果,拓展了磷硫酰化修飾與DNA其它表觀遺傳修飾相互作用研究新的領(lǐng)域。
圖:在有或無Dam甲基化的情況下基因組DNA上磷硫?;揎椢稽c分布差異。
在有甲基化(紅色球)存在,基因組上主要磷硫?;揎棧ń鹕颍┪稽c為GAAC/GTTC(外圈:桔色和黃色),敲除Dam甲基轉(zhuǎn)移酶基因后,基因組上主要磷硫?;揎椢稽c變?yōu)镚ATC(內(nèi)圈:綠色)。
據(jù)悉,王連榮教授課題組主持的細菌DNA磷硫?;跋嚓P(guān)領(lǐng)域研究成果,以通訊或共同通訊作者相繼在Nature Microbiology(《自然·微生物學(xué)》)、PNAS(《美國國家科學(xué)院院刊》)、Nature Communications(《自然·通訊》)、mBio(《m生物》)、Medicinal Research Reviews(《藥學(xué)研究綜述》)、Analytical Chemistry(《分析化學(xué)》)等上發(fā)表。
論文鏈接:https://www.pnas.org/content/117/25/14322
王連榮課題組網(wǎng)站:http://www.lianronglab.com/
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