2018年12月3日,刘颖课题组在《Nature Cell Biology》在线发表题为“N6-methyldeoxyadenine is a transgenerational epigenetic signal for mitochondrial stress adaptation”的论文,报道秀丽隐杆线虫可以将亲代受到的线粒体胁迫信息通过DNA和组蛋白甲基化传递给子代,使得子代对线粒体胁迫有更好的适应性。
刘颖课题组在研究中发现,用线粒体抑制剂或者病原菌处理线虫造成其线粒体胁迫时,亲代线虫的发育延缓。但在相同的处理条件下,子代线虫的发育明显优于亲代,并且这种适应性在线粒体胁迫移除的情况下仍然能够维持传递4代。通过遗传学手段,刘颖课题组发现线粒体胁迫适应性的跨代遗传受到组蛋白H3K4me3和DNA 6mA两种甲基化修饰的调控。进一步研究发现子代建立的组蛋白和DNA甲基化通过修饰线粒体胁迫响应相关基因的启动子区,使得这些应激基因在子代遭遇线粒体胁迫时能够更快速高效地被启动,进而使得子代具备对线粒体胁迫更强的适应性。
线粒体胁迫使得亲代DNA 6mA甲基化水平升高并遗传至子代
DNA 6mA甲基化于2015年首次被证明存在于衣藻、线虫和果蝇基因组中,近两年来也相继有报道证实DNA 6mA甲基化形式存在于更高等的生物甚至是人类基因组中。然而,该修饰的生物学功能和调控机制仍不清楚。刘颖课题组首次发现DNA 6mA参与线粒体应激,并与组蛋白H3K4me3共同调控了线虫线粒体胁迫适应性的跨代遗传。