Nat Commun：朱冰研究组揭示小鼠母源蛋白Pramel15促进合子DNA去甲基化机制

该研究团队在前期研究中从小鼠卵细胞的cDNA文库中筛选鉴定到一个新型的DNA甲基化调控基因Pramel15。在体细胞中过表达Pramel15会通过降解DNMT1干扰DNA甲基化在DNA复制过程中的维持。在HEK293和小鼠ES细胞中的进一步研究发现，Pramel15作为Cullin5 E3泛素连接酶复合体中的底物识别亚基，通过泛素化-蛋白酶体途径降解DNMT1。值得注意的是，在Cullin5敲除细胞中，Pramel15仍能利用其他的Cullin复合物降解DNMT1，体现了其降解DNMT1能力的稳健性。

为了深入理解Pramel15在早期胚胎发育过程中的作用，研究者构建了Pramel15敲除小鼠。通过对Pramel15缺失的卵细胞和早期胚胎进行DNMT1免疫荧光染色和定量分析，研究者发现受精卵细胞核中的DNMT1蛋白水平上升。并且在用蛋白酶体抑制剂MG132和Cullin泛素化酶复合体抑制剂MLN4924处理过的受精卵中可以观察到相近程度的DNMT1上升，而对Pramel15缺失的受精卵处理后细胞核中的DNMT1水平不会进一步上升。说明在受精卵中存在着主要通过Pramel15介导的DNMT1蛋白酶体降解途径。进一步对卵细胞、受精卵及二细胞胚胎进行全基因组DNA甲基化测序（WGBS）发现，Pramel15缺失会引起全基因组范围DNA甲基化的随机性上升。综上所述，Pramel15可以调节受精卵DNA复制过程中细胞核内DNMT1的水平，从而帮助早期胚胎中的DNA甲基化重编程。

近期有国内外多个研究组发表了关于DNMT1和UHRF1在卵细胞和早期胚胎中细胞质滞留机制的研究，发现SCMC相关蛋白NLRP14和PADI6分别调控了UHRF1和DNMT1的细胞质定位。本研究表明，在早期胚胎发育过程中，除了将DNMT1和UHRF1转运并限制在细胞质中，细胞核中还存在着Pramel15介导的DNMT1蛋白水平控制机制，对DNA甲基化重编程效率进行调控。这一发现体现了早期胚胎中DNA甲基化重编程调控机制的复杂性，也为提高诱导细胞重编程效率等提供了启发。

模式图(Credit: Nature Communications)