5-羟甲基胞嘧啶的基因组定位分析新方法

5-羟甲基胞嘧啶是一种修饰的碱基，以低水平存在于哺乳动物的多种细胞类型中。5hmC是TET家族的酶通过氧化5-甲基胞嘧啶产生的。5hmC和TET蛋白都被认为与干细胞和癌症相关，但是关于5hmC在基因组范围内的分布，目前仍了解得不多。

日前研究人员开发出两种新颖而特异的方法，来分析5hmC的基因组定位。一种方法称为GLIB。GLIB是糖基化、高碘酸氧化和生物素化的缩写。它主要利用一些酶和化学反应的组合来分离出包含单个5hmC的DNA片段。先利用T4噬菌体β-葡萄糖基转移酶在每个5hmC上添加一个葡萄糖分子，然后用高碘酸钠氧化葡萄糖，它将邻近的羟基转化成醛基，之后用醛基反应性探针进一步修饰，在每个5hmC上添加两个生物素分子。第二种方法是通过亚硫酸氢钠处理基因组DNA，将5hmC转换成5-亚甲基磺酸胞嘧啶，然后利用CMS特异的抗血清将包含CMS的DNA免疫沉淀。

研究人员对小鼠胚胎干细胞中包含5hmC的片段进行高通量测序。对于GLIB处理的DNA，他们使用了Helicos单分子DNA测序，这种方法不需要扩增步骤，从而避免了PCR偏向。对于CMS富集的基因组DNA，他们使用了Illumina测序仪，其较长的读长适合亚硫酸氢盐处理的DNA与基因组的比对。

研究人员发现，片段主要集中在外显子和转录起始位点附近。5hmC尤其集中在启动子含有组蛋白H3赖氨酸27*基化和组蛋白H3赖氨酸4*基化这两个标记的基因起始位点。此研究结果表明，5hmC可能在转录调控中发挥作用，以及5hmC和5mC有着不同的转录作用。5hmC只与“准备就绪”的染色体配置以及在分化中上调的基因相关，因此可能参与了启动快速激活的位点。

Tet家族基因及5hmC的功能研究也是当前表观遗传学领域的研究热点之一，近期多位华人科学家在这一研究中取得突破性研究成果。研究小组证实Tet1蛋白不仅能调控CpG富集启动子处的DNA甲基化水平，而且能促进干细胞中与多能性相关的因子的转录，以及参与Polycomb靶向的发育调控因子的抑制。