跳动城乡网德国美因茨分子生物学研究所(IMB)的ChristofNiehrs教授团队发现，一种名为5-甲酰胞嘧啶(5fC)的DNA修饰可以作为激活表观遗传开关，启动早期胚胎发育中的基因。
这一发现首次证明脊椎动物拥有不止一种表观遗传DNA标记，为基因在发育早期如何受到调控提供了新的见解。他们的研究成果发表在《细胞》杂志上。
我们的身体由数万亿个细胞组成，它们共同构成一个功能性有机体。然而，我们每个人最初都只是一个受精卵细胞。要成为一个完整的人，这个单细胞必须快速繁殖，在正确的位置形成所有正确的器官。
这一发育过程取决于数千个基因在正确的时间和地点被激活。基因的激活/失活由所谓的表观遗传修饰控制，即附着在DNA及其相关蛋白质上的化学基团，它们的作用就像交通灯一样，可以打开或关闭基因。
几十年来，科学家一直认为脊椎动物的DNA上只有一种表观遗传修饰，即胞嘧啶甲基化，这种修饰与基因沉默有关。十年前，人们在脊椎动物的DNA中又发现了三种化学修饰，但由于这些修饰的量非常小，科学家不确定它们是否是功能性表观遗传标记。
现在，Niehrs和他的团队首次证明其中一种修饰5-甲酰胞嘧啶参与了早期发育中基因的激活。这一发现意义重大，因为它证明了脊椎动物拥有不止一种表观遗传DNA标记，并揭示了一种新的、以前未知的表观遗传基因调控机制。
IMB创始人兼科学主任Niehrs表示：“这些发现是表观遗传学领域的真正突破，因为5fC是除甲基胞嘧啶之外第二种已证实的表观遗传DNA修饰。”IMB于2011年在美因茨约翰内斯古腾堡大学(JGU)校园内成立。
在他们的研究中，科学家们观察了青蛙胚胎中的5fC。通过显微镜和色谱分析，他们发现5fC在发育的最初阶段急剧增加，这是一个关键步骤，称为合子激活，此时许多基因被激活。
正如这项研究的第一作者EleftheriaParasyraki所解释的那样，“在显微镜下可见的微小点或染色中心中观察到5fC是令人兴奋的。基于它们，我们怀疑5fC在早期胚胎发育中一定发挥了重要作用。”
为了证明5fC是一种激活表观遗传标记，科学家们通过基因操纵胚胎中的酶来增加或减少DNA上的5fC数量。增加5fC会导致基因表达增加，而减少5fC则会降低基因表达，这表明DNA上5fC的存在确实激活了基因。
最后，科学家们还在合子基因激活过程中观察到小鼠胚胎中的5fC染色中心。这表明5fC可能在哺乳动物和青蛙中充当激活表观遗传标记。
5fC是DNA上的一种激活表观遗传调节因子，这一发现引发了许多问题，比如它究竟如何发挥作用，以及除了早期合子基因组激活之外，它还发挥什么作用。特别是，癌细胞可以有非常高的5fC含量。
需要对5fC进行进一步研究来回答这些问题，这可能最终有助于我们更好地了解我们是如何发育的以及基因调控在疾病中是如何被破坏的。
