劉穎課題組在《Nature Cell Biology》報(bào)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(bào)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(xì)胞內(nèi)最重要的細(xì)胞器之一。細(xì)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(shí)，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的活性氧等也會(huì)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(jìn)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(jī)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(bào)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(shí)，親代線蟲的發(fā)育延緩。但在相同的處理?xiàng)l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(jìn)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(dòng)子區(qū)，使得這些應(yīng)激基因在子代遭遇線粒體脅迫時(shí)能夠更快速高效地被啟動(dòng)，進(jìn)而使得子代具備對線粒體脅迫更強(qiáng)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(bào)道證實(shí)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(jī)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(xiàn)。該研究獲得了國家自然科學(xué)基金委、科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃及973計(jì)劃、北大－清華生命科學(xué)聯(lián)合中心、膜生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和HHMI國際研究學(xué)者項(xiàng)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(qiáng)子代對脅迫環(huán)境的適應(yīng)性
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