研究人員發現DNA甲基化調控胚胎左右不對稱發育

DNA 甲基化是常見的表觀遺傳修飾形式，通常發生在 CpG 位點中的胞嘧啶，由 DNA 甲基轉移酶所催化，將胞嘧啶（C）轉變為5-甲基胞嘧啶（5mC）。DNA 甲基化在基因轉錄調控、染色體結構穩定性、基因印記、X 染色體失活等方面發揮作用。脊椎動物早期胚胎全基因組 DNA 甲基化圖譜研究提示 DNA 甲基化可能在胚胎髮育中發揮重要作用，然而關於 DNA 甲基化修飾在胚胎早期發育中的功能研究尚不全面。

脊椎動物體軸形成是胚胎早期發育的重要過程，包括前後軸、背腹軸以及左右軸的建立。除個體差異外，脊椎動物的外觀呈現近乎完美的兩側對稱結構，但內部器官卻是不對稱分布的，這個過程被稱為左右不對稱，在各個物種中普遍存在。左右不對稱的建立首先是對稱模式的打破和不對稱信號的起始，隨後組織中心形成並傳遞放大不對稱信號，最後組織器官呈現不對稱發育。然而 DNA 甲基化修飾是否參與胚胎左右不對稱發育仍不清楚。

中國科學院動物研究所劉峰研究組利用斑馬魚為模式動物，發現缺失重要的 DNA 甲基轉移酶 dnmt1 或者 dnmt3bb.1 之後，斑馬魚左右不對稱發育受到嚴重影響，內部器官的左右不對稱分布發生隨機化，組織中心前體細胞發育缺陷導致組織中心形成受阻。進一步的研究發現，Dnmt1 和 Dnmt3bb.1 介導的 DNA 甲基化修飾分別通過調節 Lefty2-Nodal 信號以及 cdh1 表達影響組織中心前體細胞發育，從而調控左右不對稱發育。上述工作首次揭示 DNA 甲基化修飾在脊椎動物左右不對稱發育中的調控機制，豐富了對 DNA 甲基化在早期胚胎髮育過程中生物學功能的認識。

研究論文以Epigenetic regulation of left-right asymmetry by DNA methylation為題在線發表在EMBO J上。該研究得到了國家重點基礎研究發展計劃，國家自然科學基金和中科院戰略性先導科技專項的資助。

示意圖：DNA 甲基化通過 Lefty2 和 Cdh1通路調控左右不對稱發育

來源：中國科學院動物研究所

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