液相色谱-质谱技术在核酸表观遗传修饰研究中的应用与展望
2021-07-30何唯唯瞿敏敏张雅姣谢剑炜
何唯唯,徐 华,瞿敏敏,张雅姣,徐 斌,谢剑炜
(军事科学院军事医学研究院毒物药物研究所,抗毒药物与毒理学国家重点实验室,北京 100850)
核酸的表观遗传修饰可在不改变遗传密码或DNA序列的情况下,改变DNA或RNA的结构和生物化学性质,并通过发育、增殖过程将这种改变进行稳定遗传,从而实现细胞与个体的多样性。因此,核酸修饰与多种复杂生物过程有关,如细胞分化、基因组印迹和X染色体失活等。迄今已发现并鉴定了17种DNA修饰和至少160种RNA修饰[1-2],其生物学功能的研究促进了表观基因组学及表观转录组学的发展[3]。“修饰组学”概念的提出,进一步阐明了DNA和RNA修饰与蛋白质修饰之间的紧密联系,即核酸和组蛋白的表观遗传修饰对基因时空表达的DNA复制、转录、翻译及翻译后修饰4个阶段进行调控,从而控制生成不同类型的细胞,最终体现为生物体的性状和病理生理等差异[4]。因此,核酸修饰的鉴定越来越受到关注,已成为生命科学领域的研究热点。
DNA甲基化作为最常见的核酸修饰类型,普遍存在于生物界各类物种,参与动态调控生理功能[5],与人体正常生长发育密切相关的5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5-mC)和N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenine,6-mA)2种类型受到广泛关注。5-mC主要以CpG二核苷酸的形式聚集在CpG岛内,其功能性结果通常是造成长期、稳定的基因沉默,最终对基因表达、基因组印迹和X染色体失活等产生影响[6-8]。5-mC 可在 TET(ten-eleven translocation)双加氧酶作用下逐步氧化为5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5-hmC)、5-醛基胞嘧啶(5-formylcytosine,5-foC)及5-羧基胞嘧啶(5-carbox-ylcytosine,5-caC)[9],随后通过碱基切除替换成正常的胞嘧啶,实现主动去甲基化。……
