|
從《Nature Genetics》論文看 Alpha 技術如何助力 DNA 甲基化修飾研究 表觀遺傳學 (Epigenetics) 是指可遺傳的、非基因序列改變所引起的基因表達的變化，包括基因體印記 (genomic imprinting)、基因沉默 (gene silencing)、核仁顯性 (nucleolar dominance)、跳躍子活化 (transposon activation) 和 RNA 編輯 (RNA editing) 等，主要調控機制包含：DNA 甲基化 (DNA methylation)、組蛋白修飾 (histone modification) 和非編碼 RNA (non-coding RNA)，是當前研究的熱點。
CpG 甲基化修飾對哺乳動物發育和維持組織恆定至關重要，在很多疾病中往往是失調的。DNA 甲基化 5mC 是由 DNA 甲基轉移酶 DNMT3A 和 DNMT3B 進行起始催化，過去曾有研究報導指出，DNMT3A 受其 PWWP 結構區域引導，會選擇性地定位到組蛋白 H3 第 36 位離胺酸二甲基化 (H3K36me2) 修飾區域，其次是 H3K36me3 修飾區域，但其具體的調控機制尚不清楚。 最近《Nature Genetics》雜誌上刊登了一篇關於 DNMT3A 調控的新機制：
研究者發現 DNMT3A 的 N 端區域與 Polycomb 抑制複合物 1 (Polycomb repressive complexe 1, PRC1) 催化的組蛋白 H2A 第 119 位離胺酸泛素化 (H2AK119ub) 修飾之間存在一種新的交互作用，並與之前報導的由 PWWP 區域引導定位至 H3K36me2 的交互作用，在招募 DNMT3A 上處於競爭關係。此新的研究發現顯示，DNMT3A 透過這兩種競爭募集機制調節 CpG 島 (CpG islands) 從頭甲基化 (de novo methylation) 的動態平衡。
首先，研究者在小鼠間葉幹細胞 (MSCs) 中建構了能夠穩定表達的野生型、PWWP 結構區域缺失和 PWWP 結構區域突變的 DNMT3A1 亞型，再透過染色質免疫沉澱-定序技術 (ChIP-seq) 比較它們在基因體圖譜上的分佈差異。結果發現，與野生型相比，PWWP 區域缺失或突變的 DNMT3A1 會更多地聚集在由 Polycomb 調控的 H2AK119ub 與 H3K27me3 修飾區域，且與 PRC1 介導生成的 H2AK119ub 修飾之間的共定位情形，會遠高於與 PRC2 催化生成的 H3K27me3 修飾。 接著，利用高靈敏度、均相免沖洗 AlphaLISA 技術進一步驗證 DNMT3A1 與不同修飾的核小體 (nucleosome) 間的結合能力。將 GST 標記的 DNMT3A1 與 Biotin 修飾的核小體置入 384-well 微量多孔盤孔洞中，再加入受體微珠 Glutathione AlphaLISA Acceptor Beads 和供體微珠 AlphaScreen Streptavidin Donor Beads，於室溫下靜置反應 60 分鐘後以 EnVision® 多功能微量盤檢測儀偵測 AlphaLISA 信號。
AlphaLISA 實驗結果顯示 DNMT3A1 與 H2AK119ub 修飾的核小體間存在強烈且專一性的結合能力，其與 H3K27me3 修飾的核小體則不存在。
使用 AlphaLISA 技術檢測 GST 標記的全長 DNMT3A1 (或 DNMT3B) 與不同修飾的核小體之間的交互作用。 © Nat Genet. 2021 Jun;53(6):794-800. Fig. 3a and 3c. 之後，研究者利用帶有 PWWP 結構區域突變 DNMT3A 的細胞，以 CRISPR/Cas9 技術剔除其 PRC1 (Ring1a/b) 基因，但保留 PRC2 (Ezh2)，發現剔除 PRC1 後即可破壞 PWWP 突變的 DNMT3A 與 CpG 島的結合，證明 DNMT3A 的確是透過與 PRC1 催化的 H2AK119ub 修飾交互作用，導致 CpG 島的高度甲基化 (hypermethylation)。 最終，研究者將 DNMT3A1 的 N 端結構區域替換在刪除了 PWWP 結構區域的 DNMT3B 上，發現能促使原本不具 H2AK119ub 修飾結合能力的 DNMT3B ΔPWWP 定位到 H2AK119ub 修飾區域，這顯示 DNMT3A1 和 H2AK119ub 修飾的交互作用是經由其 N 末端區域所主導的。 藉由在副神經節瘤 (paragangliomas) 和小頭侏儒症 (microcephalic dwarfism) 患者中發現的 PWWP 突變，研究者們得以證實 PWWP 結構區域突變後的 DNMT3A 會以 PRC1 依賴的方式促進 DNMT3A 異常定位至 CpG 島。釐清 DNMT3A 於 CpG 島從頭甲基化中所扮演的角色與調節機制，將可望引領我們更深入了解疾病與癌症機轉。
除了上述文章中所提及的 Alpha 技術產品以外，Revvity 公司研發團隊還推出多款表觀遺傳學研究工具可供應用於細胞檢測分析或彈性建構各種偵測平台。完整產品資訊與應用支援，歡迎洽詢 Revvity 台灣代理伯森生技。您可透過下方連結瀏覽更多相關資訊： |
||||
|
 |
|||
伯森生物科技(股)公司 Blossom Biotechnologies, Inc.
網址 www.blossombio.com 客服 0800-059668
[ 📝 線上留言諮詢 ] [ ☎ 伯森業務專員聯絡資訊 ]
