2021年7月12日，北京大學生命科學學院、北大-清華生命科學聯(lián)合中心伊成器團隊、北京大學生命科學學院陶偉團隊和北京大學第一醫(yī)院張騫團隊，在Nature Communications上合作發(fā)表了題為“Tissue-specific 5-hydroxymethylcytosine landscape of the human genome”的論文，繪制了多種人體組織5-羥甲基胞嘧啶（5hmC）的圖譜，揭示了5hmC呈現(xiàn)組織特異性分布的特征，暗示其與組織特異性的基因表達及其功能相關。

DNA甲基化是生物體內(nèi)最重要的表觀遺傳修飾，在哺乳動物中，5-甲基胞嘧啶（5mC）可以在TET酶的作用下轉(zhuǎn)化為5-羥甲基胞嘧啶（5hmC）。5hmC是調(diào)節(jié)基因表達的重要表觀遺傳標記，能影響細胞增殖和分化過程。腫瘤組織中5hmC的整體含量較正常組織有顯著降低，暗示全基因組范圍內(nèi)5hmC的失調(diào)可能參與調(diào)控腫瘤的發(fā)生發(fā)展。人體細胞中天然存在多種類型的DNA堿基修飾，雖然哺乳動物細胞系和小鼠組織的羥甲基組圖譜早有研究，但迄今為止，人類組織中的5hmC圖譜尚未得到系統(tǒng)性地描述。對5hmC精確位置信息的掌握是深入研究其功能的基礎。因此，繪制人體組織中高分辨率的5hmC圖譜至關重要。

本論文利用伊成器課題組前期開發(fā)的不基于亞硫酸氫鹽的、單堿基分辨率的5hmC檢測技術hmC-CATCH，繪制了高分辨率、高質(zhì)量的DNA羥甲基化組圖譜，覆蓋19種人體組織類型。通過全基因組5hmC分析獲得了多項發(fā)現(xiàn)：（1）基因體5hmC含量與人體組織中的基因表達呈正相關，在預測基因表達水平方面優(yōu)于基因體5mC的含量；（2）鑒定了組織特異性、差異羥基甲基化區(qū)域(tsDhMRs)。它們作為調(diào)控元件，控制附近組織特異性功能基因的表達；（3）tsDhMRs能富集組織特異性轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點，重構組織特異性轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控網(wǎng)絡；（4）tsDhMR與通過全基因組關聯(lián)研究（GWAS）鑒定的SNP相關，并與組織特異性表型和疾病有關。

tsDhMRs呈現(xiàn)組織特異性分布并影響組織特異性功能基因的表達

總的來說，本研究綜合利用化學生物學、分子生物學及生物信息學等多重手段，系統(tǒng)性地繪制了人體組織5hmC圖譜，為今后研究其生物學功能提供了豐富的圖譜資源。此外，該研究結(jié)果暗示5hmC可能是影響組織特異性發(fā)育和疾病的調(diào)控元件。

北京大學生命科學學院、北大-清華生命科學聯(lián)合中心伊成器教授、北京大學生命科學學院學院陶偉教授和北京大學第一醫(yī)院張騫教授為本文的共同通訊作者。前沿交叉學科研究院賀博博士、生命科學學院張超博士、生命科學聯(lián)合中心博士生張小雪以及北京大學第一醫(yī)院范宇博士為本文共同第一作者。復旦大學附屬中山醫(yī)院為該研究提供支持。該研究得到了國家自然科學基金、科技部重點研發(fā)計劃、北京大學李革-趙寧基金和北大-清華生命科學聯(lián)合中心的資助。

來源：北京大學