DNA甲基化作为一种重要的表观修饰,在基因表达调控及胚胎生长发育等方面起到重要作用。近年来,科研工作者在5-甲基胞嘧啶的动态和可塑性方面的研究做出了很多努力,揭示了5hmC ,5fC和5caC的存在是由于DNA双加氧酶TET不断氧化5mC所产生。据认为,胸腺嘧啶DNA糖基化酶TDG介导的氧化的5mC中间体切割和碱基切除修复BER-介导的未修饰化的胞嘧啶的补充,以一种很高的协调方式完成DNA去甲基化。然而,从氧化的5-甲基胞嘧啶(5mC)中间体到碱基切除修复(BER)介导的DNA去甲基化的完成,这个过程仍然有待阐明。
2021年7月15日,杭州师范大学基础医学院尚永丰院士及北京大学基础医学院生物化学与分子生物学系的张宇教授在Molecular Cell 上发表研究论文“UHRF2 commissions the completion of DNA demethylation through allosteric activation by 5hmC and K33-linked ubiquitination of XRCC1”发现了UHRF2在生理和功能上与BER复合体相关,作为E3泛素连接酶,UHRF2通过5hmC介导的异构活化催化了泛素蛋白K33位相连的XRCC1 发生泛素化,促进了XRCC1与RAD23B的相互作用,有助于TDG参与到BER复合体,因此促进了DNA去甲基化的完成。在小鼠胚胎干细胞中,UHRF2促进的TDG-RAD23B-BER复合体在功能上促进了活化的启动子的去甲基化的完成,在神经细胞分化的过程中,UHRF2的敲除阻碍了潜在的增强子发生DNA的去甲基化,从而抑制了静态的增强子向活化的增强子转化。5hmC通过结合UHRF2的SRA结构域,异构激活了RING结构域,这个过程涉及的UHRF2的结构如何改变还不知道。泛素蛋白33位赖氨酸相连的XRCC1发生了多聚泛素化,总的生物学意义还不清楚,未来的结构研究和基于动物模型的功能研究会帮助阐明TET-UHRF2-RAD23B-BER 轴的详细的机制和生物学意义。
北京大学基础医学院生物化学与分子生物学系博士研究生刘小平及许伯森为该论文的主要共同第一作者,北京大学基础医学院生物化学与分子生物学系的张宇教授,杭州师范大学基础医学院尚永丰院士为该论文的共同通讯作者。