來自英國劍橋大學(xué)的研究人員繪制了*張小鼠胚胎干細(xì)胞中5-甲?；奏ぃ?fC）的基因組分布圖，并評估了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)過修飾的堿基。一開始是5mC，之后是5hmC，而隨著5fC（5-甲?；奏ぃ┖?caC（5-羧基胞嘧啶）的發(fā)現(xiàn)，它們也稱為熱門的研究對象。這四種經(jīng)過修飾的堿基被稱為第5-8種堿基，也被稱為“新四大堿基”。這一次，劍橋大學(xué)的研究對象是第7種堿基5fC。
胞嘧啶甲基化是一個重要的表觀遺傳學(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DNA去甲基化的機制仍不清楚。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5fC的切除。
在檢測胞嘧啶甲基化時，亞硫酸氫鹽處理以及隨后的高通量測序（BS-Seq）一直是金標(biāo)準(zhǔn)方法。然而，這種方法無法區(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5fC進行了化學(xué)修飾，共價連接了*標(biāo)簽，隨后利用鏈霉親和素包被的磁珠進行pulldown。之后對富集的DNA段進行深度測序，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集中在啟動子和外顯子的CpG島。5fC相對集中的啟動子對應(yīng)了轉(zhuǎn)錄活躍的基因。因此，富含5fC啟動子的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的切除是分化過程中建立正確的CpG島甲基化模式所必需的。
