免疫疾病背后的表觀遺傳學(xué)

近幾十年，過(guò)敏、糖尿病和其他免疫疾病顯著增多。在這一趨勢(shì)中，環(huán)境起到的作用可能比基因更大。因此，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)始在常見(jiàn)免疫疾病中尋找潛在的非遺傳學(xué)因素。表觀遺傳學(xué)修飾吸引了他們的注意。

表觀遺傳學(xué)修飾可以在不改變DNA序列的情況下調(diào)控基因的活性，而且這種修飾會(huì)受到環(huán)境因素的影響。5-甲基胞嘧啶（5mC）是哺乳動(dòng)物基因組zui常見(jiàn)的一種表觀遺傳學(xué)修飾，廣泛參與了細(xì)胞對(duì)基因表達(dá)的控制，在細(xì)胞生長(zhǎng)、細(xì)胞分化、細(xì)胞增殖和疾病狀態(tài)中起到了關(guān)鍵性作用。

TET家族的雙加氧酶能夠?qū)?mC逐步氧化成5-羥甲基胞嘧啶（5hmC）、5-甲酰基胞嘧啶（5fC）和5-羧基胞嘧啶（5caC）。研究人員發(fā)現(xiàn)，人類CD4+ T細(xì)胞的分化過(guò)程中存在廣泛的5hmC重塑。在患者樣本中也很容易檢測(cè)到5hmC的存在。研究顯示，與常見(jiàn)免疫疾病有關(guān)的許多DNA區(qū)域富含5hmC。

這項(xiàng)研究指出，5hmC介導(dǎo)的DNA去甲基化對(duì)人類CD4+ T細(xì)胞很關(guān)鍵，在基因表達(dá)和細(xì)胞分化中起到了重要的作用。5hmC將基因與環(huán)境關(guān)聯(lián)起來(lái)，二者共同起作用引發(fā)人類疾病。研究人員認(rèn)為，5hmC在疾病診斷和個(gè)性化醫(yī)療中有著廣闊的應(yīng)用前景。

在哺乳動(dòng)物的早期胚胎發(fā)育階段，基因組DNA會(huì)發(fā)生大規(guī)模的主動(dòng)去甲基化。但去甲基化的分子機(jī)制一直是表觀遺傳領(lǐng)域的一大謎題。研究團(tuán)隊(duì)為人們揭示了全基因組范圍上的DNA去甲基化動(dòng)態(tài)。

5mC由DNA甲基轉(zhuǎn)移酶催化產(chǎn)生，廣泛參與了細(xì)胞對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控。不過(guò)，活性啟動(dòng)子和增強(qiáng)子上基本沒(méi)有這種表觀遺傳學(xué)修飾。何川教授與加州大學(xué)的任兵（Bing Ren）教授合作，揭示了甲基化和去甲基化對(duì)增強(qiáng)子活性的調(diào)節(jié)。研究顯示，這一機(jī)制決定了細(xì)胞分化過(guò)程中的轉(zhuǎn)錄組重編程。去年二月，NEB公司的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種低成本的酶學(xué)分析方法，能夠獲得單堿基分辨率的5hmC和5fC全基因組圖譜