DNA甲基化是表觀遺傳調控的重要組成部分，在調控基因組印記，X染色體失活，轉座子抑制，基因表達，胚胎發育等方面發揮重要作用。真核生物中*主要的DNA甲基化修飾是5-甲基胞嘧啶（5mC）。由于其在真核生物中的豐富性和重要性，以前的研究集中表征5mC。相反，N6-甲基腺嘌呤DNA（6mA）修飾是原核生物中*普遍的DNA修飾。 6mA在DNA復制，錯配修復，類核分離和基因表達的調節中起著至關重要的作用，并且對于某些細菌菌株的存活至關重要。隨著深度測序的發展，發現6mA存在于有限數量的真核生物中，包括萊茵衣藻，秀麗隱桿線蟲，黑腹果蠅，真菌，小鼠，擬南芥，斑馬魚和豬。一些研究表明，6mA參與基因和轉座子表達的調節，包括激活和抑制。

 

DNA N6-腺嘌呤甲基化（6mA）*近已在多種真核生物中鑒定出來，跨越單細胞生物到原蟲。但是對于在纖毛蟲中，6mA怎么生成及具體的生物學功能，不是很清楚。

 

2019年5月16日，美國哥倫比亞大學Laura F. Landweber及普林斯頓大學Tom W. Muir共同通訊在Cell在線發表題為“Identification of a DNA N6-Adenine Methyltransferase Complex and Its Impact on Chromatin Organization”的研究論文，該研究報告了纖毛蟲中的DNA 6mA甲基轉移酶復合物，稱為MTA1c：由兩種MT-A70蛋白和兩種homeobox-like結構域的 DNA結合蛋白組成，該復合物特異性甲基化dsDNA。纖毛蟲中催化亞基MTA1的破壞導致全基因組6mA的損失。 突變體未能完成性周期，這通常與峰值MTA1表達一致。 該研究確定了一種DNA N6-腺嘌呤甲基轉移酶，并確定了6mA在染色質組織中的作用。另外，該工作通過擴展現有技術，在全長染色體上以位點特異性方式引入修飾核小體和DNA甲基化應該是可行的。這種“人工設計”染色體將成為研究DNA模板化過程（如完全天然DNA環境中的轉錄）的有力工具。

 

長期以來，人們已經認識到對DNA的共價修飾是表觀遺傳調控的重要標志。 DNA N6-甲基腺嘌呤（6mA）*近在真核系統中受到了密集的研究，表明6mA在基因調控，跨代表觀遺傳和染色質組織具有重要作用。擬南芥中含有6mA（0.006％-0.138％ 6mA / dA），水稻（0.2％），秀麗隱桿線蟲（0.01％-0.4％），果蠅（0.001％-0.07％），非洲爪蟾（0.00009％） ，小鼠胚胎干細胞（ESCs）（0.0006-0.007％）等。在果蠅腦中破壞DMAD（一種6mA去甲基化酶）導致6mA的積累和Polycomb介導的沉默。在哺乳動物中存在6mA仍然是一個爭論的主題。 HeLa和小鼠ESC的定量液相色譜 -串聯質譜（LC-MS / MS）分析未能檢測到高于背景水平6mA。然而，*近的一項研究報道，人體細胞中6mA的損失促進了腫瘤的形成，這表明6mA是一種生物學相關的表觀遺傳標記。

 

Oxytricha染色體的表觀基因組譜

 

與原蟲相比，6mA在各種單細胞真核生物中含量豐富，包括纖毛蟲（0.18％-2.5％）和綠藻衣藻（0.3％-0.5％），*近在真菌中也報道了高水平的6mA（高達2.8％）。纖毛蟲長期以來作為染色質修飾研究的有力模型，它們在每個細胞內具有兩個結構上和功能上不同的細胞核：生殖細胞微核是轉錄沉默的并且含有~100兆堿基大小的染色體；相反，體細胞是大核具有轉錄活性，是非發育細胞中Pol II依賴性RNA產生的**基因座，大核基因組是非常片段化的，由約16,000個獨特的染色體組成，平均長度為?3.2kb，大多數編碼單個基因。用微球菌核酸酶消化后，大核染色質產生特征性的~200bp階梯，表明規則間隔的核小體。然而，在這些微型染色體中如何以及在何處組織核小體仍然是未知的，并且這反過來又調節（或受其調節）6mA沉積。

 

MT-A70蛋白的系統發育樹分析

 

有趣的是，在綠藻，酵母和纖毛蟲中，6mA富集在啟動子附近的核小體接頭區域內的ApT二核苷酸基序中。該報告了纖毛蟲中的DNA 6mA甲基轉移酶復合物，稱為MTA1c：由兩種MT-A70蛋白和兩種homeobox-like DNA結合蛋白組成，該復合物特異性甲基化dsDNA，催化亞基MTA1的破壞導致全基因組6mA的損失和共有的ApT二甲基化基序的消除。 突變體未能完成性周期，這通常與峰值MTA1表達一致。

 

文章總結

 

總而言之，該研究確定了一種DNA N6-腺嘌呤甲基轉移酶，并確定了6mA在染色質組織中的作用。另外，該工作通過擴展現有技術，在全長染色體上以位點特異性方式引入修飾核小體和DNA甲基化應該是可行的。這種“人工設計”染色體將成為研究DNA模板化過程（如完全天然DNA環境中的轉錄）的有力工具。