| 5mC：5表示胞嘧啶的第五位C原子，m表示甲基化methylation,，C表示胞嘧啶,。 |
學(xué)術(shù)界長期認(rèn)為5mC是穩(wěn)定的表觀遺傳修飾，而“去甲基化”是通過DNA復(fù)制時發(fā)生的被動稀釋來實現(xiàn)的,。因為舊的DNA甲基化信息可以被DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNA methyltransferase, DNMT）復(fù)制到新的DNA鏈,，人類DNA甲基轉(zhuǎn)移酶家族包括DNMT1、DNMT2和DNMT3,，DNMT3又有3A和3B兩個亞型,。其中，Dnmt3a和Dnmt3b對從頭甲基化和小鼠發(fā)育至關(guān)重要,?；虬邢?qū)蓚€基因的失活會阻斷ES細(xì)胞和早期胚胎中的從頭甲基化，但對印跡甲基化模式的維持沒有影響,。被動去甲基化具有不特異性和不完全性,，但是去甲基化對細(xì)胞命運決定具有重要作用，所以上述兩個大規(guī)模去甲基化過程中應(yīng)該存在酶介導(dǎo)的主動去甲基化過程,。現(xiàn)實的難題是,，兩次大規(guī)模去甲基化過程發(fā)生在精卵結(jié)合后以及原始生殖細(xì)胞發(fā)生過程中，這兩個時期細(xì)胞來源有限并且發(fā)生時間較短,，所以無法獲得足夠數(shù)量的細(xì)胞來進(jìn)行分子生物學(xué)實驗以鑒定基因,，更無法用生化方法純化酶（純化所需樣品量大，在蛋白質(zhì)工程領(lǐng)域,，蛋白質(zhì)的表達(dá)效率也是個難題,，知否原始樣品足夠多，才能反復(fù)純化獲得高純度的蛋白質(zhì)）,。面對這個難題,，科學(xué)家們在幾十年間也曾反復(fù)求索。1999年,，加拿大Moshe Szyf實驗室在Nature上發(fā)文聲稱發(fā)現(xiàn)了去甲基化酶,，它有甲基化CpG識別結(jié)構(gòu)域，且可把5mC催化成C,，這在當(dāng)時轟動一時,，然而國際上其他實驗室無法重復(fù)這個實驗結(jié)果。另一個轟動的發(fā)現(xiàn)是在2008年,，美國David Jones實驗室與Bradley Cairms實驗室合作發(fā)現(xiàn)脫氨酶AID(activation induced cytidine deaminase)可以把5mC脫氨生成T從而產(chǎn)生G/T錯配,，后者在含甲基化CpG結(jié)合區(qū)域的糖苷酶(MBD4)以及TDG糖苷酶介導(dǎo)的堿基切除修復(fù)(base-excision repair, BER)下替換成C。然而AID敲除小鼠沒有發(fā)育致死，且全基因組甲基化水平與WT相比變化不大,，意味著脫氨酶AID-糖苷酶(MBD4)以及TDG糖苷酶途徑不是最關(guān)鍵的主動去甲基化方式,。直到2009年，美國科學(xué)院院士Anjana Rao實驗室發(fā)現(xiàn)DNA雙加氧酶Tet1可以在體外將5-甲基胞嘧啶氧化成5-羥甲基胞嘧啶(5hmC),。同年另一實驗室發(fā)現(xiàn)5hmC廣泛存在于大腦浦肯野細(xì)胞中,，為DNA雙加氧酶Tet1的真實性提供佐證，這使得人們對DNA去甲基化機理的認(rèn)識有了新的思路,。
2011年,，生化細(xì)胞所的徐國良課題組首次提出氧化作用與堿基切除修復(fù)途徑協(xié)同介導(dǎo)的DNA主動去甲基化機制。5mC和5hmC均可以被Tet雙加氧酶進(jìn)一步氧化產(chǎn)生一種新的堿基形式5caC,，并且5caC可以被TDG糖苷酶特異性識別并切除,，進(jìn)而啟動BER修復(fù)途徑將原來的5mC替換成未修飾的C，從而實現(xiàn)真正的DNA去甲基化過程,。
5-甲基胞嘧啶(5mC)在Tet雙加氧酶的作用下被氧化成為5-羧基胞嘧啶(5caC),，進(jìn)而被胸腺嘧啶糖苷酶(TDG)識別并切除，通過觸發(fā)堿基切除修復(fù)機制(BER pathway)還原為未經(jīng)修飾的胞嘧啶(C),。 參考文獻(xiàn)：
https://www./doi/full/10.1126/science.1210944季智健, 杜雅蕊. TET 雙加氧酶和 TDG 糖苷酶介導(dǎo)的 DNA 主動去甲基化[J]. 科學(xué)觀察, 2017, 10(6): 61-62.
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