腺嘌呤N6甲基化修饰辅助核小体定位及调控基因表达的研究

N6-methyladenine is the most prevalent and important DNA modification in prokaryotes. In eukaryotes, the functional studies were limited until 2015. Three independent groups depicted the 6mA atlas in green algae, fruit fly and worm, arousing the interests of researchers for revealing the biological significance of 6mA in more organisms. Recent studies indicated 6mA involved in gene regulation, suggesting its possible role as a new epigenetic mark besides 5mC. However, more evidences are required. In this proposal, we will study the relationship between 6mA and nucleosome, which in turn affect the transcription. Further, we will extend the mechanism to more general system, testing the hypothesis that 6mA regulates gene expression as an epigenetic mark.

腺嘌呤N6甲基化修饰（6mA）是细菌等原核生物中最普遍和重要的一种DNA修饰，而对于真核生物，由于检测手段所限，关于6mA生物学功能的研究一直都进展缓慢。直到2015年，三个研究组同时分别在衣藻、果蝇和线虫中鉴定出6mA全基因组分布图谱，才激发起更多研究者对6mA的研究热情。近两年最新研究成果也表明，6mA很可能作为5mC之外重要的表观遗传标记，在基因表达调控中发挥着重要功能。然而，目前对6mA作用机理的研究还非常有限，6mA能否成为继5mC之后最重要的DNA表观遗传标记也需要进一步的证据。本项目基于已有的发现和初步结果，拟从6mA本身的理化性质出发，研究6mA与核小体的互作，提出6mA辅助核小体定位的观点，并通过核小体体外组装实验验证这一观点的普遍性，探讨6mA在基因转录调控中的作用和机制。

近年来的研究发现，真核生物DNA上除了经典的5mC修饰外，还存在其它功能未知的修饰，如腺嘌呤N6甲基化修饰（6mA）。我们的前期结果表明，衣藻DNA上含有大量6mA修饰，并且分布特征与核小体有关。其它研究组也发现，6mA很可能作为5mC之外重要的表观遗传标记，在基因表达调控中发挥着重要功能。然而，目前对6mA作用机理的研究还非常有限，6mA能否成为继5mC之后最重要的DNA表观遗传标记也需要进一步的证据。本项目发展了新的高精准检测方法，全面绘制了多物种中6mA的全基因组分布，研究6mA与核小体的互作，提出6mA辅助核小体定位的观点，并通过核小体体外组装实验验证这一观点的普遍性，探讨6mA在基因转录调控中的作用和机制。另一方面，本项目发现哺乳动物中6mA含量极低，并且有可能是通过RNA上m6A修饰的碱基重利用而被错误整合到DNA中，因此呈现出一种随机散在的分布模式。这一发现提示，6mA在不同物种中功能可能有较大的分化，在进一步的研究中需要小心对待。