揭开胚胎发育早期DNA甲基化的神秘面纱

大多数基因在我们的一生中都保持活性，不过有些基因只在胚胎发育早期激活，一旦这些基因完成了自己的使命它们就会被永远关闭。而如果这一过程错误的发生在其他时期，就可能引发多种癌症。瑞士联邦理工大学EPFL的科学家揭开了这一独特机制的神秘面纱，这项研究发表在Cell Reports杂志上。

研究人员发现了在胚胎早期通过甲基化沉默基因的关键蛋白，它们与基因附近的DNA序列结合，赋予DNA甲基化标签。随后细胞中的相应机制会识别这些标签，使基因保持在休眠状态。

De novo甲基化是胚胎发育早期表观遗传学重编程的必要部分，研究显示在胚胎干细胞中KRAB-ZFP介导了KAP1的招募，KAP1结合到DNA上之后诱导胞嘧啶甲基化。相反，在已分化的细胞中，KRAB/KAP1诱导的异染色质形成并不会出现DNA甲基化现象。研究人员发现，KRAB-ZFP及KAP1负责在胚胎早期建立位点特异性的DNA甲基化模式，而这一模式在整个发育阶段得以维持。

“这是一个相当精妙的机制。这些基因只需要在胚胎发育初期激活，如果每次细胞分裂都要使这些基因失活一次就太麻烦了，细胞采取甲基化标签的方式使不再需要的基因一次性全部失活。”文章的共同作者，EPFL教授Didier Trono说。“这一机制也参与了我们基因组中病毒序列的控制，病毒序列在我们基因组中占了将近一半，而这些序列必须在发育早期失活。”

基因的这种甲基化沉默机制一般发生在胚胎发育早期，偶尔也会发生在其他时期。许多癌细胞中都有特定基因在错误的时间被甲基化沉默。举例来说，如果负责控制细胞分裂的基因被甲基化，其结果就不难想象了。“用于在胚胎早期沉默特定基因的特殊机制一旦意外地被重新激活，将导致肿瘤细胞形成。”

人们目前还并不了解为何上述甲基化机制只发生在胚胎早期。Trono认为，如果能了解这背后的机制，也许就能明白该机制偶尔会重新激活而导致癌症的原因。