我们基因的表达可能会受到我们DNA上的特定标记的影响，例如那些通过对特定核苷酸碱基对的甲基化而被赋予的标记——这一过程被称为表观遗传学过程。科学家们现在提出了一个详细的图谱用以阐释在发育中的哺乳动物大脑中的甲基化如何随着时间的推移而变化。在我们很小的时候及在我们的神经环路正在成形时，DNA甲基化会发生在我们大脑的神经元中；事实上，甲基化被认为与脑发育、学习及记忆等方面有关联。与此同时，尽管人们对发育时的表观遗传修饰一直有很大的兴趣，但很少有研究对其特点进行描述。现在，Ryan Lister及其同事用一种新的方法分析了在小鼠及人类脑发育中的全基因组范围内的DNA甲基化改变，而不是像许多过去做过的研究那样仅仅关注甲基化的热点。通过考察在多个发育阶段（胎儿、出生后早期及成年时）的神经元，研究人员绘制出了由DNA甲基化的特殊类型所致的基因组范围内的修饰，其中包括DNA胞嘧啶甲基化（5mC)，以及衍生的甲基基团，mCH。他们用这一图谱确定了脑中甲基化的几个有趣的特征，其中一个是，在人的头2年生命中，mCH在其神经元中有明显的积累，此后有所减缓，但最终会在成年人中成为最常见的甲基基团。在人类神经回路发育最快时（当我们非常小的时候）的mCH的普遍性提示，这一表观遗传影响在早期发育中是重要的；事实上，这种甲基化被删除的未出生的小鼠会出现运动缺陷并死亡。由Lister等人所做出的这一发现及其它发现提示，甲基化标记在大脑发育的过程中是呈动态存在的。在此创建的基因组范围内的图谱为人们更深入地了解大脑中的表观遗传修饰如何带来完全分化的神经系统铺平了道路。这项研究的结果还将为今后的针对大脑中DNA甲基化的研究提供一个有用的参照工具。（生物谷 Bioon.com）
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Science DOI: 10.1126/science.1237905
Global Epigenomic Reconfiguration During Mammalian Brain Development
Ryan Lister, Eran A. Mukamel, Joseph R. Nery, Mark Urich, Clare A. Puddifoot, Nicholas D. Johnson, Jacinta Lucero, Yun Huang, Andrew J. Dwork, Matthew D. Schultz, Miao Yu, Julian Tonti-Filippini, Holger Heyn, Shijun Hu, Joseph C. Wu, Anjana Rao, Manel Esteller, Chuan He, Fatemeh G. Haghighi, Terrence J. Sejnowski, M. Margarita Behrens, Joseph R. Ecker
DNA methylation is implicated in mammalian brain development and plasticity underlying learning and memory. We report the genome-wide composition, patterning, cell specificity, and dynamics of DNA methylation at single-base resolution in human and mouse frontal cortex throughout their lifespan. Widespread methylome reconfiguration occurs during fetal to young adult development, coincident with synaptogenesis. During this period, highly conserved non-CG methylation (mCH) accumulates in neurons, but not glia, to become the dominant form of methylation in the human neuronal genome. Moreover, we found an mCH signature that identifies genes escaping X-chromosome inactivation. Finally, whole-genome single-base resolution 5-hydroxymethylcytosine (hmC) maps revealed that hmC marks fetal brain cell genomes at putative regulatory regions that are CG-demethylated and activated in the adult brain, and that CG demethylation at these hmC-poised loci depends on Tet2 activity.
