中科院生物化学与细胞生物学研究所徐国良院士与复旦大学教授唐惠儒和中科院武汉水生生物研究所研究员黄开耀等多个课题组合作，首次在莱茵衣藻这种单细胞真核生物中鉴定到一种新型的TET同源蛋白，并发现该蛋白可以将维生素C的碳基骨架转移到DNA上，产生一种全新的DNA修饰。5月2日，相关研究成果在线发表于《自然》。
　　据介绍，这项研究详细阐述了维生素C直接参与该DNA修饰的反应机理，并揭示这一蛋白及其产生的DNA修饰在调节莱茵衣藻光合作用过程中的重要作用。
　　在这项最新工作中，研究人员以莱茵衣藻作为模式生物，鉴定出8个TET同源蛋白。通过蛋白纯化以及酶活分析，发现其中的CrTET1可以将DNA上的5mC转变为两种不同的修饰碱基，CrTET1也因此被重新命名为CMD1 （5-methylcytosine modification enzyme 1）。进一步研究表明，这两种新修饰都是在5mC的甲基碳上增加了一个甘油基，二者由于空间结构的差异而互为立体异构体，因此将其统一命名为5-甘油基-甲基胞嘧啶（5gmC）。这也是除了目前已知的5mC、5hmC、5fC、5caC、6mA、5hmU和base J以外，在真核生物中发现的第8种DNA碱基修饰。
　　更加意外的是，在研究5gmC上甘油基的来源时，研究人员发现在传统双加氧酶反应中所必需的α-酮戊二酸在CMD1酶催化反应中可有可无，取而代之的是另一个十分重要的小分子：维生素C。维生素C不仅通过提供电子参与CMD1的催化过程，还直接将自身的甘油基团转移到5mC的甲基碳上，形成新的DNA修饰。进一步解析了CMD1催化5mC与维生素C反应的化学机理，证实乙醛酸与二氧化碳为反应的副产物，从而揭示了一条全新的酶催化途径。通过在莱茵衣藻中开发高效的基因编辑方法，获得了CMD1基因突变藻株。CMD1突变藻株在强光照射下的适应能力明显减弱，这可能是由于CMD1突变造成一部分基因的甲基化水平升高，使得包括与适应强光有直接关系的LHCSR3在内的多个基因的表达受到抑制，导致光合作用的负反馈调节作用减弱。
　　专家表示，这项工作不仅首次报道了一种全新的DNA修饰5gmC，同时报道了由维生素C介导的一种全新的酶活反应类型，阐述了CMD1及其催化产物5gmC在光合作用过程中的重要调控功能。这些研究丰富了人们对DNA修饰多样性的认识。
　　相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1160-0
　　（原载于《中国科学报》 2019-05-07 第1版 要闻)