DNA 6mA在真核生物中功能与机制的探索

Existing of 6mA in eukaryotes genome is one of breakthrough discovery in epigenetics recent years. 6mA exists in several eukaryote genomes, such as Chlamydomonas, worm, fly, mouse and human. However, modifier of 6mA complex, function and regulatory mechanism of 6mA are still misty..We identified a potential 6mA methyltransferase CD6MT-1 in C.elegans. In physiological function research, we found genomic 6mA level of CD6MT-1 knockout worms failed to increase upon P.aeruginosa infection, while 6mA remarkably upregulated in wild-type worms. Resistance to P.aeruginosa of knockout animals is also decreased compared to wild-type ones. Therefore, 6mA may function as an epigenetic signal in worm innate immune response regulation..In the future work, we will picture the global scale atlas of 6mA modification and transcription dynamic change during worm innate immune response by MeDIP-seq , ChIP-seq and RNA-seq. In another hand, we will try to figure out signal transduction pathway of CD6MT-1. Combine two parts of work together, we will reveal the completed mechanism of 6mA function in worm innate immunity.

真核生物基因组存在DNA 6mA修饰是表观遗传学近年的突破性发现之一。6mA广泛存在于衣藻、线虫、果蝇、小鼠、人类及其他真核生物基因组中，但目前对6mA修饰复合物组分、6mA的功能及调控机制依然知之甚少。.我们通过筛选鉴定了潜在的线虫6mA甲基转移酶CD6MT-1。功能研究表明，野生型线虫在受到P.aeruginosa侵染后基因组6mA修饰水平上调，而CD6MT-1敲除线虫受到侵染后6mA修饰水平不能上调，同时，CD6MT-1敲除线虫对P.aeruginosa的耐受性减弱。这表明6mA可能是线虫天然免疫调控中的表观信号。.接下来，我们将借助MeDIP-seq、ChIP-seq和RNA-seq绘制线虫天然免疫反应中6mA修饰与转录动态变化的全尺度图谱。同时，我们也将对CD6MT-1的信号转导通路进行探究。结合这两部分工作，我们将揭示6mA在线虫天然免疫中实现功能的完整机制。

真核生物基因组中的DNA 6mA修饰是近年来表观遗传学领域的重要发现，但6mA在真核生物中的生理功能及其机制尚不明晰。.我们前期的研究表明，线虫基因组DNA 6mA修饰水平在受到线粒体胁迫后上升，6mA参与线粒体胁迫适应性的跨代遗传调控。同时，也暗示了线虫中可能存在另一个6mA甲基转移酶。我们建立了基于生物素标记的DNA探针pulldown和定量质谱的方法，鉴定了一个新的DNA 6mA甲基转移酶METL-9。体外活性实验证明METL-9对单链或部分单链的DNA底物具有6mA甲基转移酶活性，N172和D274是其6mA甲基转移酶活性关键氨基酸残基。野生型线虫6mA在致病菌Pseudomonas aeruginosa （PA14）感染后上调，metl-9敲除（metl-9 KO）或N172K与D274G双突变（metl-9mut）的线虫基因组6mA本底水平下降，且在PA14感染后不再上调，并伴随对PA14耐受力的削弱，但metl-9mut线虫的耐受力较metl-9 KO线虫略强，这表明METL-9通过6mA修饰和另一个非甲基转移酶功能参与了线虫天然免疫反应调控。进一步研究表明METL-9通过与染色质重构蛋白DVE-1相互作用参与天然免疫反应调控，从而使metl-9mut线虫保有较弱的耐受力。转录组测序表明，METL-9与天然免疫反应基因在感染后的转录水平变化（上调及下调）有关。metl-9 KO或metl-9mut线虫中天然免疫反应基因在感染后的转录变化幅度小于野生型，因而导致免疫力削弱。因此，METL-9通过6mA依赖性和6mA非依赖性两个独立的机制共同在转录水平参与了天然免疫反应调控。.我们的发现证明DNA 6mA在线虫天然免疫反应的转录调控中具有重要作用，表明DNA 6mA在真核生物中具有重要的生理功能和精细的调控机制。未来，应该继续推进对DNA 6mA修饰和调控的分子机制的研究。这些研究的推进将加深我们对生物体响应病原体感染机制的理解，促进免疫相关疾病诊疗手段的进步。