着丝粒区DNA甲基化的建立和维持的分子机制研究

着丝粒是真核生物染色体的显著特征，它为动粒的装配提供平台，保证细胞有丝分裂及减数分裂中染色体精确有效的分配。着丝粒的组建与功能并不依赖于其区域内的卫星DNA序列，而是受表观遗传学调控。着丝粒核心区域的核小体中，组蛋白H3被其变体CENP-A所替代。本项目基于体外DNA及核小体的甲基化体系，结合哺乳细胞内功能研究，在分子及细胞水平上，逐步阐述着丝粒区域特异的着丝粒染色质上DNA甲基化的建立与维持，特别是CENP-C蛋白在这一个过程中可能存在的相关作用。另外，我们将建立一套系统研究不同组分的核小体上DNA甲基化水平的差异，分析着丝粒染色质上表观遗传标记对着丝粒的建立和维持的分子机理及生物学意义。为进一步解析着丝粒染色质的结构特征，特别是染色质高级结构研究提供思路。

着丝粒是染色体上重要的结构和功能单元，在细胞有丝分裂过程中招募动粒，连接姐妹染色单体保证其正确分离。在哺乳动物中，着丝粒的建立和维持由重要的表观遗传因子CENP-A所决定，CENP-A是组蛋白H3的变体，特异性分布在着丝粒区。CENP-A通过招募包含CENP-C在内的一系列CCAN蛋白，桥连动粒及纺锤体。DNA甲基化作为表观遗传修饰的一种，在着丝粒区的建立和维持中也起到重要作用。DNA甲基化主要由DNA甲基转移酶建立，包括Dnmt3a, Dnmt3b, Dnmt1和Dnmt3L。已有研究发现CENPC可能参与DNA甲基化的建立，但具体调控机制并不清楚。本项目结合体外组装染色质、酶学实验等生物化学技术及生物物理技术对着丝粒区DNA甲基化的建立以及CENP-C参与的调控作用进行研究。研究结果表明体外组装CENP-A染色质能够抑制DNA甲基化，CENP-A能促进染色质的折叠，CENP-C能与Dnmt3b体外发生相互作用，但在染色质水平上对DNA甲基化无明显的促进作用。CENP-C能与CENP-A染色质特异性结合。