上海
撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
在原核生物中，DNA 以三种形式发生甲基化修饰：N6-甲基腺嘌呤（6mA）、N4-甲基胞嘧啶（4mC）以及5-甲基胞嘧啶（5mC）。这些 DNA 甲基化修饰虽然比例相对较低，但发挥着一系列关键作用，包括宿主基因组防御和转录调控。
在真核生物中，目前仅发现 5mC 在基因组上广泛分布，6mA 在单细胞生物中有零星分布，而 4mC 是否存在仍是个谜。
2025 年 4 月 9 日，奥地利科学技术研究所冯小琦团队（James Walker、张静懿、刘亚林、许淑娟为论文共同第一作者）在国际顶尖学术期刊Cell上发表了题为：Extensive N4 Cytosine Methylation is Essential for
MarchantiaSperm Function 的研究论文。
该研究首次证明了 4mC 在真核生物中的存在，并阐明了在精子成熟阶段基因组中发生了广泛的 4mC 修饰，这对于精子的发育与功能至关重要。
在这项最新研究中，研究团队发现，真核生物地钱（
Marchantia polymorpha） 的精子发生过程涉及两波大规模的 DNA 甲基化重编程。第一波 ，5mC 从转座 子扩展至整个基因组；第二波 ， 4mC 特异性发生在 基因区域（genic region），覆盖超过 50% 的 CG 位点。
4mC 需要一种甲基转移酶（MpDN4MT1a），该酶在精子发生后期特异性表达。敲除 Mp
DN4MT1a基因会改变精子的转录组，导致精子游动和生育缺陷，并损害受精后的发育。
这些研究结果揭示了真核生物中广泛存在 4mC 修饰，鉴定出一个真核生物甲基转移酶家族，并阐明了 4mC 在生殖发育中的生物学功能，从而扩展了真核生物 DNA 功能性修饰的范围。
该研究的核心发现：
在地钱精子发生过程中会发生广泛的 5mC 重编程；
在地钱的精子中，4mC 在 CG 位点上广泛存在；
4mC 需要一种在精子发生晚期特异性表达的甲基转移酶；
4mC 调控精子的 mRNA 含量、活力和生育能力。
总的来说，该研究首次证实了 4mC 在真核生物中的存在，揭示了在地钱精子成熟过程中基因组范围内编码区的大规模 4mC 修饰，保障了精子的正常发育和正常功能，对精子命运的重要决定性，发现并鉴定了负责 4mC 修饰的真核 4mC 甲基转移酶——MpDN4MT1a。
该研究拓展了我们对于真核生物表观遗传学的认知，发现了参与生殖发育过程至关重要的表观遗传学新修饰，开创了 4mC 在真核生物中功能的研究新方向，拓展了表观遗传学领域的边界。
论文链接：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00287-9
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