裴端卿最新综述：维生素C与表观遗传调控

　　

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生物通报道：维生素C作为一种人体必需营养物质被人们所熟知. 除了作为一种重要的抗氧化剂之外, 维生素 C在体内还参与了胶原蛋白、 儿茶酚胺类物质以及肉毒碱等的合成过程. 维生素 C的一个主要生理功能是作为体内多种二价铁离子/-酮戊二酸依赖性氧化加氧酶的辅因子, 有大量参与表观遗传调控的重要蛋白属于该家族酶类, 因此维生素 C 具有重要的表观遗传调控功能.

近期来自中国科学院广州生物医药与健康研究院的裴端卿教授等人就此发表综述，重点介绍了维生素 C 对与表观遗传修饰有关的双加氧酶类, 以及对体细胞重编程的影响, 进一步扩宽我们对维生素 C在生命活动以及人类健康中所起作用的理解. （专访裴端卿：我的工作核心是科研）

虽然维生素 C 对人类而言是必需的重要维生素之一, 但除了硬骨鱼类、某些鸟类、灵长类、蝙蝠和豚鼠外, 大多数的脊椎动物具备自己合成维生素 C的能力，而人类却无法合成维生素 C, 原因是人体合成维生素 C 最后一步的酶——古洛糖酸内酯氧化酶L-GulLO (L-gulonolactone oxidase)缺失. 在进化过程中, 维生素 C 的合成部位经历了由肾脏到肝脏的转变, 其中鱼类、两栖类、爬行类和一部分的鸟类是在肾脏完成维生素 C 的合成; 另外一部分的鸟类和哺乳类则是在肝脏中完成. 植物可以自己合成大量维生素 C, 这为许多动物提供了体内维生素 C的来源; 酵母也具有维生素 C 的合成能力, 但是酵母、 植物和动物合成维生素 C 的途径却有所不同。

最新这篇综述从介绍维生素 C 的生理功能开始, 重点聚焦近几年来发现的维生素 C 对表观遗传层面的影响, 讨论维生素 C 如何通过影响细胞的表观遗传修饰从而改变细胞命运.

研究表明，维生素 C 会影响表观遗传修饰相关的组蛋白赖氨酸去甲基化酶和 DNA 去甲基化酶, 因而参与细胞的表观遗传调控过程, 这是维生素 C 值得注意的一个新功能。

目前研究证明, 维生素 C 可以促进 TET 介导的5-甲基胞嘧啶的氧化. 此前科学家们发现通过提高维生素 C 的浓度, 可以促进 TET 体外以及细胞内的酶活, 增加 5hmC 和 5fC 的产生量; 研究还证明了维生素 C 可以与 TET 的催化域结合. 在小鼠胚胎干细胞(mESCs)的培养过程中添加维生素 C, 同样可以检测到 5hmC 水平的升高, 但是 Tet1/Tet2–/–的mESCs 却基本检测不到 5hmC 的存在, 暗示 mESCs中 5mC的去甲基化是由 TET1和 TET2完成, 而表达量较少的 TET3 可能对 mESCs 的影响较小.

此外，近年来, 维生素C在细胞重编程, 特别是诱导多能性干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)方面, 给我们带来了许多新的惊喜和疑问.

此前裴端卿教授研究组就利用维生素C显著提高了体细胞的重编程效率，这一新技术对于推动更广泛利用iPS开展遗传疾病的相关研究具有非常重要的意义。这一成果曾荣获了生物通“2010实验室创新技术大奖”评选活动一等奖。

在文章结尾，作者指出维生素 C 在维持生物个体健康与细胞正常培养状态的机理具有多样化, 它参与生化反应, 维持着代谢与调控之间的稳态, 特别是在表观遗传调控方面, 如果这其中的平衡被打破, 生物体极有可能患代谢或是癌症之类的疾病.  维生素 C 还是儿茶酚胺类物质合成不可缺少的物质, 多巴胺、去甲肾上腺素和肾上腺素是体内重要的神经递质和激素, 它们控制着人体的代谢以及情绪; 另一方面, TET 蛋白家族在神经系统中的高表达引发我们思考 DNA 主动去甲基化是否与记忆、 认知的形成相关联, 而维生素 C 直接与这些重要的生命现象相关, 更加体现了它对于生命体的重要性.

原文检索：

郭琳, 陈捷凯, 裴端卿. 维生素 C 与表观遗传调控. 科学通报, 2014, 59: 2833–2839
Guo L, Chen J K, Pei D Q. Vitamin C and epigenetic regulation (in Chinese). Chin Sci Bull (Chin Ver), 2014, 59: 2833–2839, doi: 10.1360/ N972014-00171