中山大学和华大基因联合发现黄曲霉缺乏DNA甲基化 研究成果于《PLoS One》杂志发表
2012-01-31 00:00:00.0
由中山大学生命科学学院和深圳华大基因研究院联合完成的“重亚硫酸盐修饰直接测序技术检测黄曲霉基因组甲基化的研究成果”于2012年1月20日在国际著名杂志《公共科学图书馆·综合》(PLoS One)上在线发表。在此项研究中，研究人员首次使用重亚硫酸盐修饰直接测序技术（Bisulfite Sequencing）对黄曲霉的DNA甲基化情况进行了研究，结果表明黄曲霉是一种缺乏DNA甲基化的生物。这一研究将有助于研究人员深入了解基因组甲基化等相关表观遗传学调控机制与黄曲霉毒素代谢的关联，为今后全面了解黄曲霉毒素生物合成机制和代谢机理奠定了坚实的科研基础。
黄曲霉菌因其可产生具有极强致癌性的代谢物质——黄曲霉毒素而引起科学界的广泛重视。该毒素为目前所知的毒性最强的一类真菌毒素之一，能导致肝癌，为Ⅰ级肝癌物，对动物及人类健康危害极大。黄曲霉毒素的生物合成代谢调控机制已经成为微生物次生代谢调控的理论模型。DNA甲基化是表观遗传学研究的一个重要内容。从上个世纪80年代初开始，科学家对曲霉属真菌的DNA甲基化及该DNA修饰对真菌生长和代谢的影响进行了各种研究，但是黄曲霉中的DNA甲基化状态仍存在较大争议。
在本研究中，研究人员主要通过重亚硫酸盐修饰直接测序方法对黄曲霉基因组甲基化进行了研究，并从基因进化和基因组序列差异的角度对黄曲霉缺乏DNA甲基化的机制进行了分析。研究结果均表明黄曲霉的DNA甲基化水平极低甚至为零。随后，该团队通过进一步的生物信息学分析发现对曲霉属DNA甲基转移酶与脉胞霉（Neurosporacrassa）中的RID酶有着紧密的关联，而与其他已被证实具有DNA甲基化的生物中所含有的DNA甲基转移酶则存在很大差异。此外，研究人员还发现，黄曲霉基因组中重复序列不足并且存在较高的RIP指数。综上，研究人员推测黄曲霉中缺乏DNA甲基化，或者其甲基化仅出现在短暂尚不确定的有性生殖阶段。
文章第一作者华大基因研究员刘斯洋说：“黄曲霉是继果蝇和面粉甲虫之后第三个应用重亚硫酸盐修饰直接测序方法证实缺乏DNA甲基化的生物，这是首次将重亚硫酸盐修饰直接测序技术应用于黄曲霉基因组甲基化的研究，我们相信该研究策略将为以后真菌或其他低甲基化物种的研究提供重要参考价值。”
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关于重亚硫酸盐修饰直接测序法(Bisulphite Sequencing)
该方法首先用重亚硫酸盐使DNA中未发生甲基化的胞嘧啶脱氨基转变成尿嘧啶（该转化过程的效率可以大于99.9%）,而甲基化的胞嘧啶保持不变，经全基因组PCR扩增后,尿嘧啶转化成可以进行测序的胸腺嘧啶。最后,对PCR产物进行测序并且与未经处理的序列比较,判断是否CpG位点发生甲基化。此方法精确度很高，能明确基因组中每一个CpG位点的甲基化状态。