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DNA甲基化是一种重要的DNA修饰，引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而影响基因表达。DNA甲基化的变化是一种可遗传的表观遗传修饰方式，可形成稳定的表观等位基因。长期以来，对于DNA甲基化相关机制的研究主要依赖影响DNA甲基化维持的相关突变体或是化学试剂。然而，这些研究手段通常会引起全基因组的DNA甲基化改变，使得研究甲基化对于某个特异基因表达的影响相对困难。
近日，美国加州大学洛杉矶分校美国科学院院士Steven Jacobsen教授团队在PNAS在线发表了题为“Targeted DNA demethylation of the Arabidopsis genome using the human TET1 catalytic domain”的研究论文。，这些工具具有高特异性和低脱靶效应等优点。
在植物中，DNA甲基化的改变可以通过有性生殖传递到下一代，形成稳定的表观等位基因，例如，植物开花基因FLOWERING WAGENINGEN (FWA)的启动子5-甲基胞嘧啶去甲基化后，可形成稳定的fwa表观等位基因。去甲基化引起FWA基因表达上调，并具有可遗传的晚花表型。在本研究中，利用人源去甲基化酶(TEN-ELEVEN TRANSLOCATION1，TET1)和人工锌指蛋白(Artificial Zinc Finger，ZF)融合蛋白（ZF-TET1cd）靶向FWA基因，可以高效的去甲基化，引起FWA基因的上调，以及形成可遗传的晚花表型。ZF-TET1cd也可以靶向转座子CACTA1的甲基化区域，引起去甲基化，改变基因表达。同时，本研究也开发了基于 CRISPR/dCas9的去甲基化系统（SunTag-TET1cd），和ZF-TET1cd类似，SunTag-TET1cd系统可以靶向FWA或CACTA1，引起去甲基化，促进基因表达。这些工具为开发优良性状的表观等位基因，以及为重新激活沉默的基因、转基因或转座子提供了新的方法。
ZF-TET1cd
SunTag-TET1cd
据悉，美国加州大学洛杉矶分校Javier Gallego-Bartolome博士, Jason Gardiner博士, 博士生刘琬璐，博士生Ashot Papikian 为该论文的共同第一作者。 Steven E. Jacobsen博士为本文的通讯作者。本项目得到了Bill & Melinda Gates Foundation的资助。
Steven E. Jacobsen现为加州大学洛杉矶分校分子、细胞与发育生物学系终身教授，HHMI (Howard Hughes Medical Institute) 研究员，美国科学院院士，美国艺术与科学院院士。Steven E. Jacobsen长期以来专注于植物表观遗传学的研究，其研究成果发表在Science, Nature, Cell, PNAS, Nature Plants, Plant Cell等学术期刊上。 Steven E. Jacobsen教授现为Science编委以及美国五家生物技术公司专业顾问。更多关于Steven E. Jacobsen实验室的信息，请查看：
https://www.mcdb.ucla.edu/Research/Jacobsen/LabWebSite/P_Index.php
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