2019年3月29日分子细胞科学卓越创新中心“青年学者”论坛第十二期在新生化大楼312报告厅举行。“青年学者”论坛由生化与细胞所细胞生物学重点实验室、分子生物学重点实验室及研究生会共同主办。本期活动邀请报告人的是来自中国科学院生物化学与细胞生物学研究所薛剑煌博士。

  报告中，薛剑煌博士向大家介绍了他们的研究课题，论文题目为“A vitamin C-derived DNA modification catalyzed by an algal TET homolog”，该研究与蓝衣藻中存在的TET蛋白类似物CMD1的生理功能及相关的生化反应有关。

  首先，薛剑煌博士阐释了文章的背景。5mC作为一种稳定存在的表观遗传修饰，广泛分布在多种生物的基因组中。近年研究发现，TET双加氧酶可以氧化5mC，逐步生成5-羟甲基胞嘧啶(5hmC),5-醛基胞嘧啶 (5fC) 以及5-羧基胞嘧啶 (5caC)，并通过TDG糖苷酶耦联碱基切除修复途径完成DNA主动去甲基化过程。TET双加氧酶的同源蛋白及其氧化产物在包括阿米巴原虫在内的多种低等生物中都存在。但在模式生物莱茵衣藻 (Cr)中，具有相似酶活的TET同源蛋白是否存在还未可知。TET蛋白在进化中的保守性也是本课题的一项研究内容。

  然后，薛剑煌博士详细介绍了自己的研究思路和工作成果。首先他们在衣藻中找到了8个TET同源蛋白，其中的CrTET1具有独特的5mC催化活性，并因此将其命名为CMD1。通过HPLC以及质谱分析，他们发现CMD1可催化5mC产生两种新的DNA修饰核苷P1, P2。并解析了其化学结构：P1与P2是在5mC的甲基碳上衍生了一个甘油基,因此也被命名为5-glyceryl-methylcytosine (5gmC)。二者由于碱基侧链C8位的羟基空间位置的差异而互为立体异构体。在研究5gmC新增的甘油基的来源时，他们发现维生素C 替代了传统双加氧酶反应中所必需的α-酮戊二酸(2-OG)参与CMD1的酶活反应，其C4-C6的甘油基部分被直接转移到5mC上形成新的DNA修饰。在此基础上，他们进一步解析了CMD1反应的化学机理，并因此推测出CO2与乙醛酸可能作为VC的反应副产物，最终依靠质谱实验做出了相应的证明。在这项最新的工作中，研究人员证明了在衣藻中存在一种新的DNA修饰5gmC，并解析了CMD1催化5gmC的产生过程以及相应的反应机理，还发现CMD1以及5gmC参与光合作用的反馈调控。这对于丰富DNA修饰的研究内容，更进一步了解表观遗传学的深度内涵都具有重要的意义。

  在讨论环节，观众提出了一系列问题，薛剑煌博士一一进行了解答。有同学提问，薛剑煌博士是怎么通过前期的生化实验进一步联系到后续的表型相关的饰演的，还有就是5gmC在真核生物和原核生物中存在的普遍性以及意义。薛剑煌博士也表示，他将会积极开展进一步的研究。同时，薛剑煌博士也分享了他在科研过程中的心路历程。

  讲座之后，薛剑煌博士向生化所的师生以及合作单位，表达了自己的谢意，同时盛情欢迎大家与他进行交流科研，也祝福大家能顺利完成学业。分子细胞科学卓越创新中心 “青年学者”论坛第十二期活动至此圆满结束！