中科院Nature子刊表观遗传新成果

　　来自中国科学院动物研究所、北京大学的研究人员在新研究中，解析了小鼠精子发生过程中5-羟甲基胞嘧(5-hydroxymethylcytosine，5hmC)的动态机制，相关论文“Dynamics of 5-hydroxymethylcytosine during mouse spermatogenesis”发表在6月13日的《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

　　来自中科院动物研究所的韩春生(Chunsheng Han)研究员和北京大学生命科学学院的汤富酬(Fuchou Tang)研究员是这篇论文的共同通讯作者。

　　精子发生(spermatogenesis)是一高度特化的细胞复杂分化过程,包括精原细胞发育为精母细胞,精母细胞经过两次减数分裂成为圆形精细胞,然后圆形精细胞经过细胞变态形成精子。该过程以减数分裂、染色质重建与包装、转录重组等生殖细胞特异性事件为特征,表观遗传修饰在减数分裂重组、联会复合物的形成、姊妹染色体的结合、减数分裂后精子的变态、基因表达阻遏和异染色质形成过程中发挥着重要作用。

　　DNA甲基化是最早发现的表观遗传修饰途径之一，是指在DNA甲基化转移酶的作用下，将S-腺苷甲硫氨酸提供的甲基基团共价结合到CpG二核苷酸的胞嘧啶5’碳位上，形成5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine，5mC)的过程。近年来的研究发现，通过Tet家族双加氧酶(dioxygenases)，还可将5mC转化成另外一种修饰形式：5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine，5hmC)。这些表观遗传学修饰也被称为DNA的第5种，和第6种碱基。研究证实，在原始生殖细胞(PGC)重编程和生殖细胞发育过程中存在有5mC和5hmC的动态变化，表明两者在减数分裂和印记基因的表观重编程，以及转录调控中均起着重要的作用。

　　在这篇新文章中，研究人员对5hmC在精子发生过程中的整体动态模式进行了解析。首先，他们采用液相色谱-串联质谱法对8个时期的小鼠精原细胞中的 5hmC进行了绝对定量，随后采用化学标记与富集技术结合深度测序，在各个基因组区域绘制了5hmC的分布。研究人员发现在与蛋白质编码基因、piRNA 前体基因和重复元件相关的基因组区域，5hmC存在位置差异，发生了动态改变。并且，5hmC的含量与RNA-seq定量的各种转录物水平有关。

　　这些结果表明，5hmC在小鼠基因组中高度有序的变化，对于精原细胞的分化至关重要。新研究对于深入了解表观遗传修饰在生殖细胞发生发育过程中的作用，以及研究男性不育等相关疾病机制具有重要的意义。