2025年7月11日，国际重要学术刊物Genome Biology（基因组生物学）在线发表了我校生命科学学院昆虫科学与技术研究所冯启理/牛康康团队的最新研究成果：“DNA 5mC methylation inhibits the formation of G-quadruplex structures in the genome” （DNA 5mC甲基化修饰抑制基因组G-四链体结构的形成）。

  （https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-025-03678-4）

DNA分子在细胞中通常以A-T和G-C碱基配对的双螺旋形式存在并发挥功能。但是,当DNA序列中多个鸟嘌呤（G）连续重复出现时，可形成一种非典型的DNA高级结构—G-四链体结构（G-quadruplex，简称G4）。研究显示，G4结构在细胞中的形成，具有组织特异性和动态变化的特征。大量实验证明，DNA或RNA的G4结构在细胞内参与了基因转录、DNA复制、蛋白翻译和端粒寿命等多种细胞活动的调控。G4结构对基因转录的调控被认为是一种生物性状表观遗传的调控机制。

冯启理/牛康康团队多年来开展G4结构的表观遗传调控机制研究。在前期研究中发现，G4结构对生物的基因转录和发育具有重要的调控功能，且基因组中DNA 5mC甲基化修饰与G4结构的形成存在显著的负相关性（Nucleic Acids Research, 2018, 2019, 2022; Communications Biology, 2021）。DNA甲基化修饰是基因转录的一种重要的表观遗传调控机制。为了阐明DNA甲基化修饰与G4结构形成这两种基因转录表观遗传调控机制之间的关系以及二者在基因组水平上协同调控基因转录的分子机制，本研究以家蚕和人类细胞为研究对象，联合G4组学（G4-CUT&Tag）、甲基化修饰组学（WGBS）、染色质开放组学（ATAC-seq）和转录组学（RNA-seq）等多组学分析开展研究，结果发现，G4结构主要分布于染色质开放区，并促进基因的转录；基因组中那些启动子区含有G4结构的基因的转录水平显著比不具有G4结构的基因的转录水平要高；增加基因组DNA 5mC甲基化修饰显著抑制了基因组G4结构的形成；通过敲除DNA甲基转移酶基因降低基因组甲基化水平使得基因组G4结构显著增加，基因组整体基因转录水平增加。反之，过表达DNA甲基转移酶基因导致的基因组甲基化水平上升，使得基因组G4结构显著下降，基因组整体基因转录水平下降。研究提出了细胞基因组DNA甲基化修饰和G4结构协同调控基因转录的分子机制模型，该模型解析了这两种表观遗传调控机制对基因转录调控的相互协调关系，拓展了DNA甲基化修饰抑制基因转录的分子机制，并为理解G4结构的动态形成机制和表观遗传调控功能提供了新的解析。研究结果从基因组DNA G4结构和甲基化修饰的表观遗传调控角度揭示了细胞在逆境和病变等过程中基因异常表达的分子机制。

华南师范大学为该论文第一单位，生科院牛康康副教授和向利军副研究员为论文共同第一作者，牛康康和冯启理教授为论文共同通讯作者。美国密苏里大学宋齐生教授和广州番禺中心医院王浩主任医师参与了该研究。该研究得到国家自然科学基金资深外国学者项目、重点项目和国家博士后创新人才支持计划等项目的资助。

撰稿：牛康康

初审：魏秋兰

复审：刘素宁

终审：李新强

• 发布时间：
• 2025-07-14 10:53:00 来源：华南师范大学生命科学学院 点击： 收藏本文

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