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王福俤教授研究组发现表观遗传调控铁代谢的新机制

    近日,国际著名学术期刊《英国血液学杂志》(British Journal of Haemotology)发表了王福俤教授领衔的浙江大学公共卫生学院营养与代谢实验室与中国科学院营养科学研究所合作新成果“MBD5 Regulates Iron Metabolism via Methylation-Independent Genomic Targeting of Fth1 through KAT2A in Mice”。该成果在国际上首次明确MBD5基因参与铁代谢,也揭示表观遗传在铁代谢中的新调控机制和重要作用,为铁代谢疾病防治提供了新的靶点和思路。全文见:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/bjh.12863/pdf.

    表观遗传是指在基因DNA序列不改变的情况下,通过DNA水平甲基化、乙酰化或组蛋白水平乙酰化等作用,从而改变基因表达。近年来,表观遗传与营养代谢关系渐渐被人们所认识。如叶酸可以参与一碳单位的转移和利用、DNA合成及其甲基化过程。叶酸缺乏会导致机体DNA合成及DNA甲基化程度受损,并影响细胞正常功能。近期Science杂志两篇论文报道在组蛋白乙酰化过程中细胞代谢产物乙酰辅酶A(acetyl-CoA)和NAD+就是相应表观遗传学修饰酶的辅酶,能够调控基因表达,证实营养代谢过程的中间产物也对表观遗传过程发挥重要作用。

    然而,由于表观遗传会影响基因表达,从而进一步调控基因功能,也就是说表观遗传具有潜在调控营养代谢的能力,但国际上对这方面的研究相对较少。MBD家族是一类甲基化DNA结合蛋白(Methyl-CpG-binding Protein),该家族成员被认为可以识别甲基化的DNA序列,并将DNA的甲基化信号“翻译”为转录信号,调控下游基因转录从而调控其表达。目前,该家族已经发现7名成员(MeCP2、MBD1、MBD2、MBD3、MBD4、MBD5及MBD6),其中MBD5和MBD6是最近通过生物信息学分析预测出的新成员。多项研究发现一种2q23.1染色体缺失的人类疾病,这类疾病患者都表现出不同程度的发育迟缓,智力缺陷,语言障碍等特征,而MBD5基因是所有病人里共同缺失的基因。基于表观遗传与营养代谢及铁代谢调控的复杂性,在王福俤教授的指导下,博士研究生陶云龙在表观遗传系列基因敲除小鼠模型上开展铁代谢表型筛选,其中包括MBD家族基因。实验发现MBD5 敲除小鼠模型中观察到的发育迟缓等表型与2q23.1缺失的人类疾病中出现的特征非常相似,铁代谢指标进一步分析惊奇发现,MBD5敲除小鼠的肝脏和胰脏的铁明显蓄积,提示MBD5在铁代谢调控中具有重要功能。在MBD5调控铁稳态分子机制研究中,发现MBD5可通过募集组蛋白乙酰化酶KAT2A蛋白,改变铁蛋白基因启动子区域的组蛋白乙酰化水平从而激活基因转录,直接调控铁蛋白基因(fth1)转录,MBD5敲除会导致铁蛋白在小肠表达减少,从而使铁过度吸收入体内,最后导致铁在组织中过量蓄积。

发布日期:2014-05-23 浏览: 799