來(lái)自英國(guó)劍橋大學(xué)的研究人員繪制了第一張小鼠胚胎干細(xì)胞中5-甲酰基胞嘧啶（5fC）的基因組分布圖，并評(píng)估了5fC在分化中的可能作用。該研究成果于8月17日發(fā)表在《Genome Biology》上。

近幾年，科學(xué)家的研究重心從4種基本堿基逐漸轉(zhuǎn)移到其他經(jīng)過(guò)修飾的堿基。一開(kāi)始是5mC，之后是5hmC，而隨著5fC（5-甲酰基胞嘧啶）和5caC（5-羧基胞嘧啶）的發(fā)現(xiàn)，它們也稱(chēng)為熱門(mén)的研究對(duì)象。這四種經(jīng)過(guò)修飾的堿基被稱(chēng)為第5-8種堿基，也被稱(chēng)為“新四大堿基”。這一次，劍橋大學(xué)的研究對(duì)象是第7種堿基5fC。

胞嘧啶甲基化是一個(gè)重要的表觀遺傳學(xué)標(biāo)記，它參與了基因組功能的調(diào)控。在哺乳動(dòng)物的早期胚胎發(fā)育期間，胞嘧啶甲基化發(fā)生了顯著的變化。盡管目前已經(jīng)了解5mC的形成，但對(duì)DNA去甲基化的機(jī)制仍不清楚。近期有研究鑒定出參與去甲基化途徑的關(guān)鍵分子，包括5mC被TET酶氧化成5-hmC和5fC，以及胸腺嘧啶DNA糖基化酶（TDG）對(duì)5fC的切除。

在檢測(cè)胞嘧啶甲基化時(shí)，亞硫酸氫鹽處理以及隨后的高通量測(cè)序（BS-Seq）一直是金標(biāo)準(zhǔn)方法。然而，這種方法無(wú)法區(qū)分5mC和5hmC，或C和5fC/5caC。而之前的質(zhì)譜分析表明，5fC在胚胎干細(xì)胞所有胞嘧啶中僅以0.02-0.002%存在，比5hmC還要低10-100倍。因此，5fC的檢測(cè)需要一種可靠又靈敏的方法。

參照5hmC的研究方法，研究人員對(duì)5fC進(jìn)行了化學(xué)修飾，共價(jià)連接了生物素標(biāo)簽，隨后利用鏈霉親和素包被的磁珠進(jìn)行pulldown。之后對(duì)富集的DNA片段進(jìn)行深度測(cè)序，分析了小鼠胚胎干細(xì)胞中5fC的分布。

全基因組分析表明5fC集中在啟動(dòng)子和外顯子的CpG島。5fC相對(duì)集中的啟動(dòng)子對(duì)應(yīng)了轉(zhuǎn)錄活躍的基因。因此，富含5fC啟動(dòng)子的H3K4me3水平升高，常常與RNA聚合酶II結(jié)合。TDG下調(diào)導(dǎo)致小鼠胚胎干細(xì)胞中5fC的累積，這與胚胎干細(xì)胞分化時(shí)這些基因組區(qū)域的甲基化增加相關(guān)。

作者認(rèn)為，5fC在特定基因組區(qū)域的表觀遺傳重建（epigenetic reprogramming）上發(fā)揮作用，它在某種程度上受到TDG介導(dǎo)的切除的控制。值得注意的是，胚胎干細(xì)胞中5fC的切除是分化過(guò)程中建立正確的CpG島甲基化模式所必需的。（生物通 余亮）