The Scientist热议：出人意料的甲基化

DNA甲基化是基因组中重要的表观遗传学标志，在大多数生物的生命周期中基因组的甲基化模式都相对稳定。然而近期发表在Genome Biology杂志上的两篇文章显示，有的生物在一生中不断累积着甲基化，有的生物则可能通过甲基化去除大量DNA。The Scientist特别关注了这两项意外的甲基化发现。

　　

生物通报道：DNA甲基化是基因组中重要的表观遗传学标志，在大多数生物的生命周期中基因组的甲基化模式都相对稳定。然而近期发表在Genome Biology杂志上的两篇文章显示，有的生物在一生中不断累积着甲基化，有的生物则可能通过甲基化去除大量DNA。

吉林大学刘明远教授所领导的研究团队首次在线虫中发现了基因组甲基化现象，他们还发现旋毛形线虫Trichinella spiralis会随着时间推移累积甲基化标签。刘明远教授在接受The Scientist采访时表示，“我非常惊讶，在我们分析的是一种线虫中，T. spiralis是唯一拥有DNA甲基化的，而且它的甲基化模式如此独特。”

T. spiralis会感染包括人类在内的多种哺乳动物。一旦这种寄生虫到达小肠，幼虫就会成熟并交配。新生线虫进入血流，在肌肉组织安家，并被包裹在囊包内休眠，至到它们再次进入新宿主肠道而苏醒

刘明远教授的研究团队与华大基因合作，筛查并测序了新生虫、幼虫和成虫阶段线虫基因组中的甲基化DNA。研究人员发现，新生线虫并不存在甲基化现象，但当幼虫转移到肌肉中时DNA甲基化开始出现，而成虫基因组中的甲基化最多。“由于DNA甲基化的剧增，一些寄生相关基因受到了影响或调控，”刘明远教授说。这与其他大多数动物的甲基化模式截然不同。（详见《吉林大学和华大基因首次联合发现线虫基因组中存在DNA甲基化现象》）

刘明远教授的这项新发现，可能为表观遗传学研究提供了一个新工具。北卡罗来纳州大学遗传学家Jason Lieb认为这一发现将帮助人们解析甲基化在发育和分化中的作用。现在人们往往将蜜蜂作为研究甲基化的模式系统，因为蜂王、工蜂和雄峰之间存在这显著的甲基化差异。而相对简单的T. spiralis更易培养，能够成为更易操作的研究模型。

在同期Genome Biology杂志上还有一篇文章，普林斯顿大学的研究人员发现淡水原生动物Oxytricha trifallax在其生活史的特殊阶段利用甲基化标签踢走了垃圾DNA（95%的基因组序列）。（详见《颠覆传统认知，表观遗传学之谜》）

这种曾一度被认为基因组不含甲基化的原生动物，实际上却拥有奇特的甲基化机制。加州理工学院的线虫研究专家Paul Sternberg对这些令人意外的甲基化现象发表了自己的看法，他认为这些发现敦促人们在研究应抱着开放性的思维，更仔细的分析其他物种中的甲基化情况。

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Differential DNA methylation in discrete developmental stages of the parasitic nematode Trichinella spiralis

Here, using MethylC-seq, we present the first study to confirm the existence of DNA methylation in the parasitic nematode Trichinella spiralis, and we characterize the methylomes of the three life-cycle stages of this food-borne infectious human pathogen. We observe a drastic increase in DNA methylation during the transition from the new born to mature stage, and we further identify parasitism-related genes that show changes in DNA methylation status between life cycle stages.

Cytosine methylation and hydroxymethylation mark DNA for elimination in Oxytricha trifallax

Here we describe de novo cytosine methylation and hydroxymethylation in the ciliate Oxytricha trifallax. These DNA modifications occur only during nuclear development and programmed genome rearrangement. We detect methylcytosine and hydroxymethylcytosine directly by high-resolution nano-flow UPLC mass spectrometry, and indirectly by immunofluorescence, methyl-DNA immunoprecipitation and bisulfite sequencing. We describe these modifications in three classes of eliminated DNA: germline-limited transposons and satellite repeats, aberrant DNA rearrangements, and DNA from the parental genome undergoing degradation. Methylation and hydroxymethylation generally occur on the same sequence elements, modifying cytosines in all sequence contexts. We show that the DNA methyltransferase-inhibiting drugs azacitidine and decitabine induce demethylation of both somatic and germline sequence elements during genome rearrangements, with consequent elevated levels of germline-limited repetitive elements in exconjugant cells.