吉大和华大基因联合发现线虫基因组中存在DNA甲基化现象

2012年10月18日，吉林大学和华大基因合作完成的旋毛形线虫不同发育阶段DNA甲基化差异分析的相关研究成果在国际著名期刊《基因组生物学》（Genome Biology）上发表。该研究首次证实了线虫基因组中存在DNA甲基化现象，改写了长期以来认为线虫中没有该表观遗传修饰的历史，同时也使以DNA甲基化序列做靶标进行抗寄生虫药物研发成为可能，为抗旋毛形线虫病的药物开发提供了全新思路。

 DNA甲基化作为一种典型的表观遗传修饰现象，其功能和分布在当前研究中受到广泛的关注。而线虫是研究基因发育调控等生物学过程的重要模式动物，但令人惊奇的是作为最常见的模式动物之一，在秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）中并不存在DNA胞嘧啶甲基化现象，从而使之成为生命树上的一个特例。更进一步延伸，传统的观点认为所有线虫都不存在DNA甲基化现象。

在该项研究中，科研人员采用MethylC-Seq测序技术对11种线虫的DNA甲基化进行了研究，发现另一种寄生线虫――旋毛形线虫（Trichinella spiralis）是唯一具有甲基化现象的种属，且首次证实了在线虫中存在DNA甲基化。研究人员指出，在旋毛形线虫中存在dnmt3酶，该酶是从头甲基化（de novo methylation）所必需的一种酶，而这种酶在其他线虫种类中则未曾发现。此外，旋毛形线虫中存在的dnmt2酶更类似于tRNA甲基化酶，这表明RNA甲基化可能在旋毛虫发育过程中也扮演着重要角色，这将有待于更进一步的研究证实。

旋毛形线虫是分布极为广泛的病原体，其感染对象为包括人在内的各种哺乳动物等。研究人员发现在旋毛虫的不同生活周期中，DNA甲基化程度变化显著，旋毛形线虫从出生到成熟的转变期间，DNA甲基化出现了显著上调。此外，研究人员还特别发现DNA甲基化过程对调控寄生状态的基因有一定程度的影响。因此，该研究同时表明，DNA甲基化序列可能可以作为一种全新的药物靶标，为对抗旋毛形线虫病的药物开发提供新的途径。

华大基因该项目负责人高飞表示：“在本研究中，我们证实了寄生性旋毛形线虫中存在DNA甲基化现象，这是首次也是唯一一次在线虫中发现该表观遗传修饰。我们不仅观察到不同生活周期中的DNA甲基化变化，同时也收集了大量证据支持DNA甲基化在寄生机制相关的基因调控中扮演重要角色。我们的研究为以DNA甲基化为靶标进行抗旋毛形线虫感染的药物开发提供了可能。”

吉林大学刘明远教授表示：“旋毛形线虫是一种分布广泛的食源性动物传染病寄生虫，能够感染众多哺乳动物、鸟类和爬行类，并且在人类中引起严重疾病。这种寄生虫病与社会经济和公共卫生有密切的关系，并对许多国家的动物贸易造成相当大的影响。该研究中令人震惊的发现DNA甲基化机制在旋毛形线虫中存在并能够影响寄生机制相关基因的调控，这将为寄生线虫的生物学、寄生虫学及其治疗打开一扇大门。”

作为一项新的且具有潜在的争议性的发现，旋毛形线虫基因组数据已经上传至GigaScience数据库，已支持其他的研究者跟进并且重复这项研究。数据以可共享互作的ISA-Tab格式来存储，以最大化数据的可重复使用性。