一篇以“Epigenetic regulation of left-right asymmetry by DNA methylation”為題的研究于2017年9月7日在線發(fā)表于EMBO J。該研究得到了國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃，國家自然科學(xué)基金和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的資助。

DNA甲基化是一種常見的表觀遺傳修飾形式，通常發(fā)生在CpG位點中的胞嘧啶，由DNA甲基轉(zhuǎn)移酶所催化，將胞嘧啶（C）轉(zhuǎn)變?yōu)?-甲基胞嘧啶（5mC）。DNA甲基化在基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控、染色體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、基因印記、X染色體失活等方面發(fā)揮作用。脊椎動物早期胚胎全基因組DNA甲基化圖譜研究提示DNA甲基化可能在胚胎發(fā)育中發(fā)揮重要作用；然而，關(guān)于DNA甲基化修飾在胚胎早期發(fā)育中的功能研究還不全面。

脊椎動物體軸形成是胚胎早期發(fā)育的重要過程，包括前后軸、背腹軸以及左右軸的建立。除個體差異外，脊椎動物的外觀呈現(xiàn)近乎的兩側(cè)對稱結(jié)構(gòu)，但內(nèi)部器官卻是不對稱分布的，這個過程被稱為左右不對稱，在各個物種中普遍存在。左右不對稱的建立首先是對稱模式的打破和不對稱信號的起始，隨后組織中心形成并傳遞放大不對稱信號，后組織器官呈現(xiàn)不對稱發(fā)育。然而DNA甲基化修飾是否參與胚胎左右不對稱發(fā)育仍不清楚。

中科院動物研究所劉峰研究組利用斑馬魚為模式動物，發(fā)現(xiàn)缺失重要的DNA甲基轉(zhuǎn)移酶dnmt1或者dnmt3bb.1之后，斑馬魚左右不對稱發(fā)育受到嚴重影響，內(nèi)部器官的左右不對稱分布發(fā)生隨機化，組織中心前體細胞發(fā)育缺陷導(dǎo)致組織中心形成受阻。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，Dnmt1和Dnmt3bb.1介導(dǎo)的DNA甲基化修飾分別通過調(diào)節(jié)Lefty2-Nodal信號以及cdh1表達影響組織中心前體細胞發(fā)育，從而調(diào)控左右不對稱發(fā)育。上述工作揭示DNA甲基化修飾在脊椎動物左右不對稱發(fā)育中的調(diào)控機制，豐富了對DNA甲基化在早期胚胎發(fā)育過程中生物學(xué)功能的認識。