2026年3月2日，中国海洋大学高珊独立通讯在PNAS 在线发表题为“A distinct subclade of AlkB family demethylases in ciliates safeguards the positional fidelity of eukaryotic N6-methyladenine (6mA)”的研究论文。该研究在嗜热四膜虫中鉴定并表征了AlkB家族双加氧酶DMT3（TtALKBH5），其作为纤毛虫及可能其他几种具有丰富6mA和明确AMT1甲基转移酶（MTase）复合体的单细胞真核生物中的一种6mA去甲基化酶，该结论得到了遗传学和分子证据的支持。

DMT3作用于完全甲基化和半甲基化的ApT二核苷酸，该活性部分得益于一个天然存在的半胱氨酸到丝氨酸的替换。基因组谱分析显示，DMT3富集于6mA富集基因的转录起始位点（TSSs），与AMT1复合体的占据模式互补，并在该处选择性去除由AMT1沉积的异常6mA。通过敲除或催化失活来遗传性破坏DMT3介导的去甲基化，会导致TSS区域异常的6mA积累、转录失调、染色质可及性改变以及有性生殖启动受损。值得注意的是，同时去除DMT3和AMT1可消除这些缺陷，表明异常的TSS 6mA是转录和发育障碍的根本原因。

N6-甲基腺嘌呤（6mA）作为一种重要的真核生物DNA甲基化形式被重新发现。它参与多种生物学过程，如应激反应、胚胎发生、免疫以及病理状态。揭示调控6mA动态并决定其功能的酶系统对于6mA生物学至关重要。

多细胞真核生物，尤其是哺乳动物系统中的6mA，尽管研究广泛但仍存争议。一方面，尽管使用了多种正交检测方法，某些系统中的6mA水平可能因污染或系统偏差而被高估。越来越多的共识认为，大多数多细胞真核生物中的6mA可能通过RNA补救途径来源于RNA N6-甲基腺苷（m6A）。另一方面，尽管已有数种6mA去甲基化酶的报道，但尚未有6mA甲基转移酶（MTase）在多细胞真核生物中得到明确验证。此外，在这些物种中鉴定出的6mA位点很少出现在对称性基序（如ApT二核苷酸）上，这引发了关于其稳定维持和表观遗传潜力的疑问。

与多细胞真核生物相比，单细胞真核生物中的6mA是通过酶促机制引入和维持的。例如，在首个被报道基因组DNA中存在6mA的真核生物模型纤毛虫嗜热四膜虫中，6mA由MT-A70家族蛋白从头建立和维持，分别是AMT2（腺嘌呤甲基转移酶2）与AMT5，以及AMT1与AMT6或AMT7。值得注意的是，单细胞真核生物中的6mA出现在对称的ApT二核苷酸位点，并以半保留方式传递，这与5mC在CpG二核苷酸上的维持方式极为相似。

要成为真正的表观遗传标记，6mA不仅需要可遗传，还必须可调控。因此，鉴定和表征能够催化6mA去除并调控其动态的酶至关重要。作为一种环外N-甲基修饰，6mA可被Fe(II)/α-酮戊二酸依赖的双加氧酶去除，例如AlkB（烷基化修复蛋白B）家族和TET（Ten-eleven核转位）家族的成员。迄今为止，已有数种AlkB同源物被报道在动物中去甲基化6mA，包括哺乳动物中的ALKBH1和ALKBH4、线虫秀丽隐杆线虫中的NMAD-1和ALKB-1以及家蚕中的BmNMAD。植物中ALKBH1的同源物也具有6mA去甲基化酶功能。

有趣的是，最初被明确表征为5mC去甲基化酶的TET同源物，也被认为参与了果蝇和多细胞真菌灰盖鬼伞中的6mA去除。然而，在6mA通常更为丰富且可遗传的单细胞真核生物中，调控其去除的酶学机制及相关生物学功能在很大程度上仍未得到探索。在本研究中，作者通过遗传操作和体内表征，鉴定出纤毛虫中AlkB家族双加氧酶DMT3是一种6mA去甲基化酶。作者证明DMT3通过位点特异性的6mA去除，在调控转录和有性生殖中发挥关键作用。