摘要DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,在胚胎发育、细胞增殖和分化、肿瘤发生等过程中参与基因表达调控。近年来的研究发现,Tet(Ten-eleven Translocation)双加氧酶家族蛋白Tet1/2/3可以连续氧化5mC,介导DNA主动去甲基化。DNA甲基化在肌肉谱系细胞生成、骨骼肌的衰老等过程中都发挥调控作用,现有研究发现DNMT抑制剂、甲基化CpG位点结合蛋白CIBZ以及Apobec2(脱氨基酶)都可能通过调控Myogenin的启动子甲基化来影响肌肉发生。但是Tet双加氧酶在肌肉损伤修复中的功能及其作用机理目前还没有深入研究。<br> 在本研究中,我们发现Tet2基因敲除小鼠的骨骼肌组织发育正常,提示Tet2不影响骨骼肌发育。Tet2基因敲除小鼠表现出肌肉再生障碍,再生肌纤维中融合的肌细胞核数目显著降低。体外细胞实验表明Tet2基因敲除后特异性影响肌肉干细胞的分化融合能力。对肌肉干细胞的全基因组甲基化测序表明,Myogenin增强子区域在Tet2基因敲除后甲基化水平明显上调。ChIP结果进一步证明,Tet2在肌肉干细胞中特异性结合在Myogenin增强子区域,而Tet1和Tet3则不能结合同一区域。Tet2基因敲除后,MyoD在增强子区域的结合显著降低,H3K4meI、H3K27ac占位也显著降低。相应的,mRNA测序结果表明,Tet2基因敲除后Myogenin表达水平显著降低。ATAC-seq发现Tet2基因敲除肌肉干细胞中Myogenin增强子的染色质开放程度明显降低,Myogenin启动子部位的染色质开放程度也明显低于野生型。这些结果提示Myogenin增强子的甲基化程度与其增强子和启动子活性呈现负相关。<br> 综上所述,我们发现了在成体肌肉再生中调控Myogenin转录活性的新的增强子序列。Tet2能够特异性结合在这一新增强子区域,降低其甲基化水平,从而提高该增强子的活性,继而提高Myogenin的转录水平,促进肌肉细胞的融合。这一研究揭示了DNA甲基化调控肌肉干细胞分化的新机制。
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