9月11日，國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞—干細(xì)胞》（Cell Stem Cell）在線發(fā)表了中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所徐國良研究組、李勁松研究組和北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物動態(tài)光學(xué)成像中心湯富酬研究組的最新研究成果Active and Passive Demethylation of Male and Female Pronuclear DNA in the Mammalian Zygote，該研究發(fā)現(xiàn)小鼠早期胚胎中母源和父源基因組在單細(xì)胞的受精卵階段均會發(fā)生大規(guī)模的DNA主動和被動去甲基化，并且DNA雙加氧酶Tet3介導(dǎo)了主動去甲基化的發(fā)生，而糖苷酶TDG并不參與該過程。

　　精子和卵細(xì)胞的表觀遺傳組（epigenomes）具有十分顯著的差別，其中精子具有很高水平的DNA甲基化，而卵細(xì)胞的DNA甲基化水平相對較低。受精后，精子和卵細(xì)胞都會經(jīng)歷一系列DNA甲基化組的重編程，從而建立起早期胚胎的發(fā)育全能性。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為受精后父源基因組DNA會經(jīng)歷大規(guī)模的主動去甲基化，而母源基因組DNA會伴隨著卵裂的進(jìn)行發(fā)生被動去甲基化。徐國良研究組與李勁松研究組以往的研究表明，DNA雙加氧酶TET負(fù)責(zé)5-甲基胞嘧啶（5mC）的氧化，并且其氧化產(chǎn)物5-醛基胞嘧啶（5fC）和5-羧基胞嘧啶（5caC）會被糖苷酶TDG特異性識別并切除，從而實現(xiàn)DNA的主動去甲基化。但TET-TDG介導(dǎo)的主動去甲基化途徑是否在受精卵中起關(guān)鍵作用還需要進(jìn)一步的研究。

    徐國良研究組、李勁松研究組與北京大學(xué)湯富酬研究組合作，利用最近發(fā)展的單細(xì)胞簡并代表性甲基化測序（scRRBS）、發(fā)夾DNA甲基化測序（hairpin BS-seq）以及測定5fC/5caC的MAB-Seq（M.SssI-Assisted Bisulfite Sequencing）等單堿基分辨率的DNA甲基化等幾種表觀修飾分析技術(shù)，結(jié)合Tet3和Tdg生殖系選擇性敲除的小鼠模型，對受精卵中母源和父源基因組DNA去甲基化的分子機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。該研究表明，受精卵中的母源和父源基因組除了通過DNA復(fù)制這一途徑進(jìn)行被動去甲基化外，母源基因組和父源基因組一樣，也會發(fā)生全基因組范圍的主動去甲基化。在發(fā)生主動去甲基化的區(qū)域，5mC會被未修飾的胞嘧啶（Cytosine）取代，而幾乎沒有高級氧化產(chǎn)物5fC/5caC的殘留。雖然DNA雙加氧酶Tet3介導(dǎo)了這一主動去甲基化過程的發(fā)生，但5fC/5caC的清除并不依賴于糖苷酶TDG，暗示在Tet3介導(dǎo)的5mC氧化途徑的下游存在著其它蛋白負(fù)責(zé)5fC/5caC等氧化產(chǎn)物的清除，實現(xiàn)DNA的主動去甲基化。

　　該工作由中科院上海生科院生化與細(xì)胞所聯(lián)合北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物動態(tài)光學(xué)成像中心共同完成，徐國良、李勁松、湯富酬為該論文共同通訊作者，郭帆、李顯龍、梁丹、李彤為該論文的并列第一作者。該工作得到了中科院、國家科技部、國家自然科學(xué)基金委、國家重大科技專項等經(jīng)費的支持。

    在受精卵中，父源與母源的基因組DNA都經(jīng)歷由酶促氧化介導(dǎo)的主動去甲基化，以及隨著復(fù)制而發(fā)生的被動去甲基化。