2018年4月9日，厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室林森杰课题组与西澳大学(The University of Western Australia)、巴黎第七大学(Université Paris Diderot)、东京工业大学（Tokyo Institute of Technology)等多家科研单位在Nature Communications杂志共同发表了题为“Recurrent acquisition of cytosine methyltransferases into eukaryotic retrotransposons" 的研究论文。本研究解释了反转录转座子是如何影响宿主DNA的甲基化修饰得以在宿主内扩增的机制，同时这样的甲基化现象对宿主表观基因组学环境的组成和调控可能有着深远的意义。

生物进化中转座子（可认为是一种入侵基因）通常与宿主的基因沉默机制形成“军备竞赛”。多数真核生物的基因沉默机制是通过甲基化转移酶（DNMTs）对碱基胞嘧啶进行C5甲基化修饰，从而引起包括转座子在内的“入侵”基因的表达沉默。本课题组与西澳大学等单位开展合作研究，结果发现DNMT酶基因独立的整合进甲藻和轮藻这两个完全不同类群的反转录转座子的编码区域（图1），表明在真核生物演化的不同时期这个甲基化机制多次被获取并整合到反转录转座子中。

图1. 虫黄藻编码的甲基化酶DNMT的反转座子及开放阅读框里功能域的结构。除了LINE-Dnmt，虫黄藻还有DIRS-Dnmt3（分为A和B）。按Pfam定义的功能域：Exo_endo_phos（PF03372）是核酸内切酶域；RVT_1（PF00078）是反转录酶，RNase_H（P00075）是H型RNA酶。Phage_intrgrase(PF00589)是络氨酸重组酶。摘自Nature Communications, 2018 9:1341.

比较研究发现，虫黄藻属的甲藻（珊瑚共生藻）进化出有别于其它真核生物的独一无二的胞嘧啶甲基化模式，即基因组中的绝大多数CG序列出现甲基化现象。进一步甲基化诱导实验结果表明，虫黄藻的反转录转座子编码的DNMT 具有将CG序列“初始”（De novo）甲基化的能力，意味着反转录转座子能将自身反转录出来的DNA序列进行甲基化修饰，可能以此“伪装”成甲藻自身DNA得以避免被自身“清除”。在众多受反转录转座影响的基因中，同时发现了热激蛋白等基因，所以本研究也为进一步探索甲藻将如何适应全球暖化并可能增强对海洋碳循环的贡献等提供分子基础。

本课题组共计5名成员被列为共同作者。该成果得到了国家自然基金委国际合作项目（31661143029）和科技部重点研发项目（2016YFA0601202）的资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-03724-9

新闻来源：厦门大学海洋生态基因组实验室公众号

林森杰教授个人主页：http://mel.xmu.edu.cn/staff.asp?tid=360