早期胚胎发育中DNA 6mA动态修饰的测定和功能研究

DNA N6-adenine methylation (6mA) is the most prevalent DNA modification in the genomic DNA of prokaryotes. The prevalence and significance of this modification in eukaryotes had been unclear until recently. Three independent groups profiled the genome-wide 6mA distribution in green alga, worm and fly. Following studies discovered the presences of 6mA in other eukaryotes, including fungi, vertebrates, and even mammals. Potential methyltransferase and demethylase were also uncovered. However, the function analysis of 6mA is still lacking. In this proposal, we will develop more precise and sensitive sequencing method to depict the detailed 6mA atlas during the early embryonic development of zebrafish, and try to reveal the potential function of 6mA in gene regulation.

腺嘌呤6位甲基化修饰（6mA）是原核生物DNA上最普遍的修饰类型，而对于真核生物，因为其含量相对较低和研究手段的限制，6mA一直以来没有受到足够的重视。直到最近，三个独立的研究组分别在衣藻、线虫和果蝇中鉴定出6mA的全基因组分布图谱，6mA作为一种新类型表观遗传标记的可能性才引发了广泛的研究热情。到目前为止，研究人员已经发现从真菌，藻类，线虫，昆虫，脊椎动物甚至哺乳动物，它们的基因组DNA上都有6mA修饰。可能的甲基转移酶和去甲基化酶也在不同的物种中相继被发现。然而，关于6mA具体生物学功能的研究还非常缺乏。本项目拟以斑马鱼早期胚胎发育为模型，发展更为精确和定量的测序方法，绘制6mA在早期胚胎发育过程中的动态变化图谱，建立6mA对发育关键基因的的调控关系。本项目将有助于推动6mA研究领域的进展，深入理解6mA作为一个新型表观遗传标记动态调控的机制，以及它在重要生物学过程中如何影响基因表达。

真核生物DNA和RNA上存在有多种化学修饰，最近的研究表明，其中某些修饰具有重要的调控功能。然而大部分修饰都还没有得到充分的研究，主要的原因之一是方法学的不成熟。通过本项目的执行，申请人发展了高精准度、低样品需求量的修饰检测方法，针对腺嘌呤6位甲基化修饰（6mA/m6A）进行了广泛的测试和分析。研究了胚胎发育和细胞分化过程中m6A的动态变化规律。构建了定点修饰编辑系统并应用于细胞分化机制的研究。本项目为核酸修饰研究领域提供了先进的研究工具，为进一步深入理解修饰的生物学意义做出了积极的贡献。