DNA中腺嘌呤甲基化修饰的生物学效应及其修复机制的研究

Adenine methylation modifications represent an important type of nucleic acid modifications, which can be induced by various alkylating agents that are widely present in the environment and within cells. However, the biological effects of adenine alkylation modifications on DNA replication and transcription remains largely unknown. In the proposed research, we will use the mass spectrometry-based quantitative strategies to investigate how N1-methyladenine and N6-methyladenine in DNA affect the flow of genetic information during transcription, and to examine whether several DNA repair proteins, including ALKBH2, ALKBH3 and alkyladenine DNA glycosylase, are involved in the removal of these methylated DNA adducts in mammalian cells. We will also assess the effects of N6-methyladenine on the efficiency and fidelity of DNA replication, and the potential roles of translesion DNA synthesis polymerases in the replicative bypass of this DNA adduct in mammalian cells. The outcome of the proposed research will further improve the understanding of the potential roles of DNA alkylation modifications in mammalian development and diseases.

腺嘌呤甲基化修饰是核酸修饰的重要形式之一，可以由细胞内部和外界环境中广泛存在的多种烷化剂诱导产生。然而，目前对腺嘌呤甲基化修饰在DNA复制和转录过程中的生物学效应还知之甚少。利用基于质谱技术的定量分析方法，本项目将研究DNA中N1-甲基腺嘌呤和N6-甲基腺嘌呤在转录过程中如何影响遗传信息的传递，并检测ALKBH2、ALKBH3及烷基腺嘌呤DNA糖基化酶等DNA修复蛋白在哺乳动物细胞中是否参与修复这些甲基化DNA加合物。本项目也将研究N6-甲基腺嘌呤在哺乳动物细胞中对DNA复制效率及复制保真性的影响，以及跨损伤DNA合成聚合酶在含N6-甲基腺嘌呤的DNA复制过程中的可能作用。这些研究将有助于进一步理解DNA烷基化修饰在哺乳动物发育和疾病发生过程中的潜在作用。

腺嘌呤甲基化修饰是核酸修饰的重要形式之一，可以由细胞内部和外界环境中广泛存在的多种烷化剂诱导产生。然而，目前对腺嘌呤甲基化修饰在DNA复制和转录过程中的生物学效应还知之甚少。在本项目中，我们主要研究了DNA中腺嘌呤的N1-和N6-位点甲基化修饰在复制和转录过程中对遗传信息传递的影响。研究发现，DNA中N6-甲基腺嘌呤对遗传信息传递的效率及保真性影响甚微，而N1-甲基化腺嘌呤在体外实验条件下和人类细胞内均可以严重降低DNA转录的效率并诱导转录突变。此外，我们还发现ALKBH2、ALKBH3、烷基腺嘌呤DNA糖基化酶等DNA修复蛋白的功能丧失不会影响N1-甲基腺嘌呤和N6-甲基腺嘌呤在转录过程中的生物学效应，而Polκ、Polη、Polι、Polζ等跨损伤DNA聚合酶的功能丧失也并不影响N6-甲基腺嘌呤在复制过程中的生物学效应。这些研究将有助于进一步理解核酸修饰在哺乳动物发育和疾病发生过程中的潜在作用。