【学术前沿】Cell Research | 刘颖/李川昀合作报道DNA 6mA甲基化修饰介导天然免…

DNA 6mA修饰（N6-deoxyadenine）是新近发现的真核生物DNA甲基化修饰形式。该修饰在真核生物基因组上丰度极低，对其修饰特征、生物学功能和调控机制的了解也非常有限。同时，由于原核生物基因组存在高丰度6mA修饰，又缺乏有效的单碱基分辨率测序技术，通过质谱和6mA-MeDIP手段检测到的真核生物基因组6mA修饰是否真实可信以及如此低丰度的修饰是否具有生物学功能一直存在争议。

围绕6mA的争议（『珍藏版』综述 | “路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，DNA 6mA修饰研究全纪录；学术争鸣 | 从迷雾重重到柳暗花明？全面起底DNA 6mA修饰相关研究的争议），挖掘6mA的潜在生物学功能、解析其修饰调控机制，并揭示基因组尺度单碱基分辨率的6mA修饰特征就成了该领域破局的关键。

2023年6月5日，北京大学未来技术学院刘颖课题组与李川昀课题组合作，在Cell Research发表了题为“A novel N6-Deoxyadenine methyltransferase METL-9 modulates C. elegans immunity via dichotomous mechanisms”的研究论文，发现基因组DNA 6mA是秀丽隐杆线虫天然免疫反应的重要表观调控因子，并报道一个全新的6mA甲基转移酶METL-9，可通过甲基转移酶活性和非甲基转移酶活性双重模式，共同调控线虫天然免疫反应。

作者在研究中发现线虫受到病原菌感染后，基因组DNA 6mA修饰水平会显著上调。通过生物化学筛选联合生物信息学分析，作者找到了介导这一修饰过程的甲基转移酶METL-9。体外酶活实验证明，METL-9具有典型的DNA甲基转移酶特征，能以SAM为甲基供体对含“GGAG”基序的单链或部分单链结构DNA底物进行6mA甲基化修饰。

METL-9的敲除或6mA修饰活性缺失会导致线虫天然免疫反应基因在感染情况下的转录调控紊乱，进而大幅削弱线虫的免疫力。这表明METL-9及受其调控的DNA 6mA修饰对于维持天然免疫反应转录调控的正常有序进行至关重要。

为了揭示6mA修饰在天然免疫反应中的功能和机制，作者开发了基于PacBio SMRT测序的新方法6mA-Sniper，实现了在单碱基分辨率水平准确鉴定DNA 6mA修饰位点。在此基础上，作者揭示了感染前后6mA在线虫基因组上的分布特征和修饰基因，并进一步利用CRISPR定点突变技术，证明6mA通过与H3K27me3调控互作，直接参与了重要的天然免疫基因的转录激活。此外，作者还发现6mA与H3K27me3修饰存在互斥，提示6mA可能通过与H3K27me3修饰互作参与转录调控。

有趣的是，作者还证明DNA 6mA甲基转移酶METL-9可以通过与免疫反应相关转录因子DVE-1的相互作用部分实现对天然免疫反应的调控，表明METL-9参与天然免疫反应调控的机制是多层次的。

总之，作者证明了DNA 6mA及其甲基转移酶METL-9在线虫天然免疫反应调控中的重要作用，通过单碱基分辨率方法揭示了6mA的基因组尺度修饰特征、证明了6mA介导了天然免疫反应基因的转录激活。该研究为理解真核生物DNA 6mA功能和调控提供了新见解（图1）。

图1 6mA及METL-9参与线虫天然免疫反应调控的机制示意图

真核DNA 6mA的争议已持续多年（『珍藏版』综述 | “路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，DNA 6mA修饰研究全纪录；学术争鸣 | 从迷雾重重到柳暗花明？全面起底DNA 6mA修饰相关研究的争议），关键在于没有清晰的修饰酶生物化学及生理功能研究；同时，受限于测序技术，无法描绘基因组尺度的6mA修饰特征，更不能在组学水平将精确定位的6mA修饰与生物学功能的调控相联系。这项研究正是着眼于领域争议的关键问题，提供了6mA作为真核多细胞生物表观遗传调控因子的新证据。

马成川博士、薛婷龄博士和彭琪博士为该研究的共同第一作者，北京大学刘颖教授、马成川博士和李川昀教授为该研究的共同通讯作者。

马成川博士已获聘为中国医学科学院协和医学院输血研究所tenure-track助理教授、研究员。近五年以第一作者或通讯作者（含共同）身份在Nature Cell Biology、Cell Research发表研究论文。马成川博士课题组主要从事免疫和代谢内稳态的调控机制研究，以及内稳态失衡在感染、衰老、血液疾病、血液生态调控中的作用。课题组长期招聘科研助理（有协和编制）、博士后、硕博研究生和客座学生，欢迎有志于生命科学研究的青年才俊加入。

原文链接：

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原标题：《【学术前沿】Cell Research | 刘颖/李川昀合作报道DNA 6mA甲基化修饰介导天然免疫调控的机制》

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