上海生科院發現Gadd45a參與DNA去甲基化的機制

　　4月6日，國際學術期刊Nucleic Acids Research（《核酸研究》）在線發表了中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所徐國良研究組題為Gadd45a promotes DNA demethylation through TDG 的最新研究成果。該研究發現Gadd45a（Growth arrest and DNA-damage-inducible protein 45 a）是通過TDG參與到DNA的去甲基化過程中。

　　哺乳動物基因組DNA中的5-甲基胞嘧啶（5mC）是一種穩定存在的表觀遺傳修飾，啟動子區域的甲基化與去甲基化調控著基因的沉默與表達。DNA去甲基化機制的研究是表觀遺傳學重要的研究內容。徐國良研究組于2011年闡述了細胞中由Tet-TDG介導的5mC氧化去甲基化機制，即5mC可以被Tet家族蛋白氧化生成5-羥甲基胞嘧啶（5hmC）和5-羧基胞嘧啶（5caC）。5caC會被DNA糖苷酶TDG切除，進而啟動堿基切除修復途徑完成DNA的去甲基化。

　　Gadd45a此前已被報道參與DNA去甲基化，但是其機制還存在著很多爭議。徐國良課題組聯合瑞士巴塞爾大學Primo Sch?r研究組、北京大學湯富酬研究組和中科院生態環境研究中心汪海林研究組對Gadd45a參與去甲基化的機制進行了研究。他們發現Gadd45a需要和有酶活性的Tet和TDG共轉動物細胞才能激活甲基化的報告質粒。進一步研究發現Gadd45a蛋白與TDG蛋白存在著相互作用。Gadd45a可以促進細胞中的5caC向C轉換，而在TDG敲除的細胞中，Gadd45a則不能促進5caC的消除。Gadd45a/b基因雙敲除后會引起ES細胞DNA上特定位點的甲基化水平升高，而這些甲基化升高的位點與已報道的Tdg基因敲除的ES細胞內5hmC與5fC富集的區域大部分重合。這一研究將Gadd45a與 Tet-TDG介導的去甲基化通路聯系起來，加強了人們對DNA主動去甲基化調控網絡的認識。

　　該工作得到了中科院、國家自然科學基金和科技部的資助。

Gadd45a通過TDG降低5caC參與DNA去甲基化。（A）HPLC結果顯示Gadd45a可使細胞中Tet產生的5caC降低。（B）M.SssI-assisted bisulfite測序結果顯示，Gadd45a在WT HEK293T細胞中可使5fC/5caC降低，但在TDG KO細胞中不能使5fC/5caC降低。