《核酸研究杂志》（Nucleic Acids Research）2020 年12月48卷21期发表了华东师范大学翁杰敏教授作为通讯作者的研究论文（Han Mengmeng, Li Jialun, Cao Yaqiang, Huang Yuanyong, Li Wen, Zhu Haijun, Zhao Qian, Han JingDong Jackie, Wu Qihan, Li Jiwen, Feng Jing, Wong Jiemin. A role for LSH in facilitating DNA methylation by DNMT1 through enhancing UHRF1 chromatin association. Nucleic Acids Res. 2020 Dec 2, 48(21):12116-12134.）。我院药械所倪晓华课题组吴奇涵和祝海军是本文的共同作者。
       胞嘧啶（DNA四种碱基之一）中的DNA甲基化（最保守的表观遗传修饰）是哺乳动物胚胎发育和细胞分化所必需的一种保守的表观遗传修饰。虽然已经发现了三种活性DNA甲基转移酶（DNA上添加甲基基团的酶），即DNMT3A、DNMT3B和DNMT1，在胚胎发育过程中协同作用建立DNA甲基化模式，但具体机制并不完全清楚。DNMT1通常被认为是负责维持体细胞中DNA甲基化模式的主要酶，UHRF1（Ubiquitin-like with plant homeodomain and ring finger domains 1，与植物同源的泛素样结构域和无名指结构域1）负责招募 DNMT1 到复制叉（DNA复制发生形成的Y字形结构），但目前尚不清楚UHRF1/DNMT1如何在S期（DNA合成期）结合染色质并完成DNA甲基化修饰。LSH（也称为Hells、PASG和SMARCA6）是SNF2家族（蔗糖非铁解旋酶家族）DNA解旋酶（解开DNA双螺旋结构的酶），在哺乳动物的整体DNA甲基化中发挥关键作用。目前普遍的观点是LSH通过促进DNMT3A/3B的从头甲基化来促进哺乳动物的DNA甲基化。但LSH是否以及如何通过UHRF1/DNMT1轴参与DNA维持甲基化仍有待研究。
       在这项研究中，我们通过使用CRISPR/Cas9技术（解释）构建了多个LSH-null细胞系（LSH基因被敲除）。我们发现LSH的缺失对DNA甲基化的影响比DNMT3A和DNMT3B缺失都大得多，这表明LSH也在DNMT1的DNA甲基化修饰中起作用。机制上，我们证明了LSH与UHRF1而不是DNMT1相互作用，并以ATP酶活性依赖的方式促进UHRF1与染色质结合和并增强UHRF1催化的组蛋白H3泛素化（一种蛋白质修饰），这些都会促进S期DNMT1募集到染色质并完成DNA甲基化修饰。值得注意的是，UHRF1也增强了LSH与复制叉的关联。
       因此，我们的研究确定LSH是DNMT1甲基化DNA的一个重要因素，并为LSH和UHRF1之间的反馈循环如何促进DNMT1介导的染色质上DNA甲基化维持提供了新的认识。
       该研究由一项科技部重大研发计划项目和多个国家自然科学基金项目资助。