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王连荣课题组揭示细菌DNA磷硫酰化修饰位点选择新机制
相关研究成果发表于美国国家科学院院刊
发布时间:2020-07-29 10:46  作者:  来源:药学院  

新闻网讯(通讯员药苑)国际著名期刊《美国国家科学院院刊》PNAS近期发表药学院王连荣教授课题组在细菌DNA磷硫酰化领域的最新研究成果,揭示了DNA磷硫酰化修饰的位点选择性及其与DNA三维结构和DNA甲基化修饰的关系,阐明了在同一种细菌中两种完全不同类型DNA修饰之间的相互影响。

论文题为“Epigenetic competition reveals density-dependent regulation and target site plasticity of phosphorothioate epigenetics in bacteria”(《表观遗传修饰间竞争揭示了细菌DNA磷硫酰化修饰的调控密度依赖性和修饰位点多变性》),武汉大学药学院博士研究生武晓琳与曲阜师范大学教授曹博为该论文的并列第一作者,武汉大学为第一作者单位,武汉大学王连荣教授、波士顿大学James E. Galagan教授以及麻省理工学院Peter C. Dedon为共同通讯作者。

DNA磷硫酰化修饰是一种位于DNA磷酸骨架上的含硫修饰,在不同菌中DNA磷硫酰化的修饰位点序列不同。该研究从一株同时含有GAAC/GTTC磷硫酰化修饰和GATC甲基化修饰的沙门氏菌入手,揭示了DNA磷硫酰化修饰作为一个新型表观遗传修饰的独特性质。DNA结构相似的GAAC/GTTC/GATC序列可以被DNA磷硫酰化修饰蛋白所识别,而GATC上面的甲基化修饰则可以阻碍DNA磷硫酰化修饰该位点,使得磷硫酰化修饰位点向GAAC/GTTC位点发生迁移。由此产生了在有甲基化修饰情况下,沙门氏菌主要磷硫酰化修饰为GAAC/GTTC;而甲基化基因敲除后,基因组上一半的磷硫酰化修饰转移到GATC序列上,但是整个细菌中总体磷硫酰化修饰的量保持稳定。

DNA除了由ATCG四种碱基组成,构成编码生命信号的遗传物质之外,还会有各种各样的表观遗传修饰在不改变DNA密码的情况下对生命活动进行调节。通常一个细菌中往往含有不止一种DNA修饰系统来行使表观遗传或者限制修饰的功能,该研究发现了两种完全不同类型的DNA修饰在同一细菌之间的相互影响,证明了DNA磷硫酰化修饰的位点特异性与DNA结构及DNA甲基化修饰的关系,也加深了我们对不同表观修饰系统相互作用的理解。该研究集中了蛋白DNA相互作用、DNA修饰组学以及计算机模拟等关键成果,拓展了磷硫酰化修饰与DNA其它表观遗传修饰相互作用研究新的领域。


    在有或无Dam甲基化的情况下基因组DNA上磷硫酰化修饰位点分布差异。在有甲基化(红色球)存在,基因组上主要磷硫酰化修饰(金色球)位点为GAAC/GTTC(外圈:桔色和黄色),敲除Dam甲基转移酶基因后,基因组上主要磷硫酰化修饰位点变为GATC(内圈:绿色)。

据悉,王连荣教授课题组主持的细菌DNA磷硫酰化及相关领域研究成果,以通讯或共同通讯作者相继在Nature Microbiology(《自然·微生物学》)、PNAS(《美国国家科学院院刊》)、Nature Communications(《自然·通讯》)、mBio(《m生物》)、Medicinal Research Reviews(《药学研究综述》)、Analytical Chemistry(《分析化学》)等上发表。

论文链接:https://www.pnas.org/content/117/25/14322

王连荣课题组网站:http://www.lianronglab.com/

(编辑:肖珊)


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