BioArt按
：
DNA甲基化在基因转录调控、染色体结构稳定性、基因印记、X染色体失活等方面发挥作用。脊椎动物早期胚胎全基因组DNA甲基化图谱研究提示DNA甲基化可能在胚胎发育中发挥重要作用，然而，关于DNA甲基化修饰在胚胎早期发育中的功能研究还不全面。
近日，
中科院北京动物所
刘峰
课题组在
The EMBO Journal
杂志发表了题为“Epigenetic regulation of left–right asymmetry by DNA methylation”的论文，
首次揭示DNA甲基化修饰在脊椎动物左右不对称发育中的调控机制，丰富了对DNA甲基化在早期胚胎发育过程中生物学功能的认识
。值得一提的是，这是刘峰课题组在本年度相继在
Dev Cell
和
Nature
杂志上发表论文后的第三篇重要的研究型成果（
详见BioArt此前的报道
：
Nature
：刘峰/杨运桂合作组揭示m6A在造血干细胞发育中的关键作用
；
Dev Cell
：刘峰组发现血管微环境调控造血干细胞发育的新机制
）.。
论文解读
：
DNA甲基化是一种常见的表观遗传修饰形式，通常发生在CpG位点中的胞嘧啶，由DNA甲基转移酶所催化，将胞嘧啶（C）转变为5-甲基胞嘧啶（5mC）。DNA甲基化在基因转录调控、染色体结构稳定性、基因印记、X染色体失活等方面发挥作用(
Smith and Meissner, 2013
)。脊椎动物早期胚胎全基因组DNA甲基化图谱研究提示DNA甲基化可能在胚胎发育中发挥重要作用(
Wang, et al., 2014; Jiang, et al., 2013; Potok, et al., 2013)
；然而，关于DNA甲基化修饰在胚胎早期发育中的功能研究还不全面。
脊椎动物体轴形成是胚胎早期发育的重要过程，包括前后轴、背腹轴以及左右轴的建立。除个体差异外，脊椎动物的外观呈现近乎完美的两侧对称结构，但内部器官却是不对称分布的，这个过程被称为左右不对称，在各个物种中普遍存在。左右不对称的建立首先是对称模式的打破和不对称信号的起始，随后组织中心形成并传递放大不对称信号，最后组织器官呈现不对称发育(
Blum, et al., 2014; Matsui and Bessho, 2012
)。然而DNA甲基化修饰是否参与胚胎左右不对称发育仍不清楚。
中国科学院动物研究所刘峰研究组利用斑马鱼为模式动物，发现
缺失重要的DNA甲基转移酶dnmt1或者dnmt3bb.1之后，斑马鱼左右不对称发育受到严重影响，内部器官的左右不对称分布发生随机化，组织中心前体细胞发育缺陷导致组织中心形成受阻
。进一步的研究发现，Dnmt1和Dnmt3bb.1介导的DNA甲基化修饰分别通过调节Lefty2-Nodal信号以及cdh1表达影响组织中心前体细胞发育，从而调控左右不对称发育（
下图
）。
上述工作首次揭示DNA甲基化修饰在脊椎动物左右不对称发育中的调控机制，丰富了对DNA甲基化在早期胚胎发育过程中生物学功能的认识。
示意图：DNA甲基化通过Lefty2和Cdh1通路调控左右不对称发育
参考文献：
Blum, M., Feistel, K., Thumberger, T., and Schweickert, A. (2014). The evolution and conservation of left-right patterning mechanisms.
Development
141, 1603-1613.
Jiang, L., Zhang, J., Wang, J.J., Wang, L., Zhang, L., Li, G., Yang, X., Ma, X., Sun, X., Cai, J., et al. (2013). Sperm, but not oocyte, DNA methylome is inherited by zebrafish early embryos.
Cell
153, 773-784.
Matsui, T., and Bessho, Y. (2012). Left-right asymmetry in zebrafish.
Cell Mol Life Sci
69, 3069-3077.
Potok, M.E., Nix, D.A., Parnell, T.J., and Cairns, B.R. (2013). Reprogramming the maternal zebrafish genome after fertilization to match the paternal methylation pattern.
Cell
153, 759-772.
Smith, Z.D., and Meissner, A. (2013). DNA methylation: roles in mammalian development.
Nat Rev Genet
14, 204-220.
Wang, L., Zhang, J., Duan, J., Gao, X., Zhu, W., Lu, X., Yang, L., Zhang, J., Li, G., Ci, W., et al. (2014). Programming and inheritance of parental DNA methylomes in mammals.
Cell
157, 979-991.
