高等生物的DNA中，有腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）4种常见的碱基形式。而我国科学家最新研究表明，除A、G、T、C四大碱基及两种与C相关的碱基修饰形式外，还存在第7种碱基。中科院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所徐国良研究组近日在《科学》杂志发表论文，初步阐明了DNA去甲基化的机制与过程，宣告人类发现了这个生命编码过程中的“新单词”。这意味着人类对自身受精卵变为胚胎细胞的内在机制有了更深理解。
甲基化是核酸的一种重要修饰，调节基因的表达和关闭，与动植物生长发育、疾病发生发展有密切关系。以往研究已知，DNA四大碱基还有两种修饰形式，即第5种碱基5mC、第6种碱基5hmC，它们均包含甲基（m）这个“词缀”，是甲基化的碱基。DNA甲基化会关闭某些基因的活性；而反之，DNA去甲基化则会诱导基因的重新活化及功能表达。在生殖细胞形成、受精卵向胚胎发育过程中，就出现大规模的全基因组去甲基化，成为非常重要的“生命编码”环节。
徐国良研究组及其合作方通过研究发现，无论是体外的细胞还是培养的细胞，DNA第5、第6种碱基可以进一步形成第7种碱基5caC。这种新的修饰碱基会被自动识别出来，并从基因组中切除，再通过DNA的剪切修复，替换为没有修饰成分的胞嘧啶。
专家认为，此项研究的重要意义在于，发现了第7种碱基作为中间状态确实存在，还锁定了参与其中的特定的酶，这为DNA去甲基化机制研究提供了生物化学证据，也为下一步研究指明了方向。
生物探索推荐英文论文摘要：
Tet-Mediated Formation of 5-Carboxylcytosine and Its Excision by TDG in Mammalian DNA
ABSTRACT
The prevalent DNA modification in higher organisms is the methylation of cytosine to 5-methylcytosine (5mC), which is partially converted to 5-hydroxymethylcytosine (5hmC) by the Tet family of dioxygenases. Despite their importance in epigenetic regulation, it is unclear how these cytosine modifications are reversed. Here, we demonstrate that 5mC and 5hmC in DNA are oxidized to 5-carboxylcytosine (5caC) by Tet dioxygenases in vitro and in cultured cells. 5caC is specifically recognized and excised by thymine-DNA glycosylase (TDG). Depletion of TDG in mouse ES cells leads to accumulation of 5caC to a readily detectable level. These data suggest that oxidation of 5mC by Tet proteins followed by TDG-mediated base excision of 5caC constitutes a pathway for active DNA demethylation.
