TET 甲基胞嘧啶双加氧酶 1； TET1

TET 癌基因家族，成员 1
甲基胞嘧啶双加氧酶 TET1
TET 癌基因 1
CXXC 指蛋白 6；具有 CXXC 结构域的CXXC6
白血病相关蛋白；LCX
KIAA1676

HGNC 批准的基因符号：TET1

细胞遗传学位置：10q21.3 基因组坐标（GRCh38）：10:68,560,337-68,694,487（来自 NCBI）

▼ 描述

DNA 胞嘧啶甲基化是沉默基因表达的重要机制，而胞嘧啶去甲基化是基因激活所必需的。TET1 是甲基胞嘧啶双加氧酶家族的创始成员，该酶执行胞嘧啶去甲基化和基因激活所需的几个步骤（Ito 等人，2011；He 等人，2011）。

▼ 克隆与表达

为了确定易位 t（10;11）（q22;q23）中 MLL 的融合伴侣，Ono 等人（2002）分析了与 t（10;11）（q22;q23）相关的 AML-M2 个体的白血病细胞，并鉴定了 TET1，他们将其称为 LCX（具有 CXXC 结构域的白血病相关蛋白），作为一种新型融合蛋白MLL 基因的伴侣。小野等人（2002）发现 LCX 基因编码一个 2,136 个氨基酸的蛋白质，在甲基转移酶结构域内具有锌结合 CXXC 结构域（MLL 也包含）、3 个核定位信号和 α 螺旋卷曲螺旋区域。小野等人（2002）发现了 3 个 LCX 的 RNA 转录本，每个转录本都有独特的组织表达模式。LCX 在 22 个白血病细胞系中的 8 个中表达，但在 EBV 诱导的正常 B 细胞系中不表达。MLL-LCX融合蛋白缺少LCX的CXXC结构域，

▼ 基因功能

在对可以修饰 5-甲基胞嘧啶（5mC）的酶进行计算搜索时，Tahiliani 等人（2009）鉴定出 TET 蛋白是锥虫蛋白 JBP1 和 JBP2 的哺乳动物同源物，后者被认为可以氧化胸腺嘧啶的 5-甲基。他们表明，TET1（急性髓系白血病中 MLL 基因的融合伴侣）是一种 2-氧化戊二酸（2OG）和 Fe（II）依赖性酶，可在培养细胞中催化 5mC 转化为 5-羟甲基胞嘧啶（hmC），并且体外。hmC 存在于小鼠胚胎干细胞的基因组中，并且 hmC 水平在 RNA 干扰介导的 TET1 耗竭后降低。因此，塔希利亚尼等人（2009）得出结论，TET 蛋白通过将 5mC 修饰为 hmC，在表观遗传调控中具有潜在作用。

伊藤等人（2010）扩展了 Tahiliani 等人的研究（2009）证明所有 3 种小鼠 TET 蛋白 Tet1、Tet2（612839）和 Tet3（613555）都可以催化 5mC 到 5hmC 的转化。Tet1 通过维持胚胎干细胞中 Nanog（607937）的表达，在小鼠胚胎干细胞维持中发挥重要作用。通过 Tet1 敲低对 Nanog 的下调与 Nanog 启动子的甲基化相关，支持 Tet1 在调节 DNA 甲基化状态中的作用。此外，植入前胚胎中Tet1的敲低导致滋养外胚层分化的偏向。因此，伊藤等人（2010）得出的结论是，他们的研究不仅揭示了 Tet 蛋白的酶活性，而且还证明了 Tet1 在胚胎干细胞维持和内细胞团细胞规范中的作用。

威廉姆斯等人（2011）表明 TET1 与胚胎干细胞的整个基因组结合，大多数结合位点位于富含 CpG 的启动子的转录起始位点和基因内。hmC 修饰存在于基因体中，与 mC 相比，hmC 修饰也富集在富含 CpG 的转录起始位点。威廉姆斯等人（2011）进一步证明 TET1 在转录抑制中发挥作用。TET1 结合了很大一部分 Polycomb 组靶基因。此外，TET1 与 SIN3A（607776）辅阻遏物复合物关联并共定位。威廉姆斯等人（2011）提出 TET1 微调转录，对抗富含 CpG 序列的异常 DNA 甲基化，从而有助于 DNA 甲基化保真度的调节。

Wu 等人使用染色质免疫沉淀结合高通量 DNA 测序（2011）在小鼠胚胎干（ES）细胞中证明，Tet1 优先与转录活性基因和 Polycomb 抑制基因的启动子处富含 CpG 的序列结合。尽管许多 Tet1 结合位点的 DNA 甲基化水平有所增加，但 Tet1 耗尽并不会导致所有 Tet1 靶标的下调。有趣的是，虽然 Tet1 介导的启动子低甲基化是维持一组转录活性基因的表达所必需的，但它也参与了 Polycomb 靶向发育调节因子的抑制。Tet1 通过促进 Polycomb 抑制复合物 2（PRC2；参见 601573）向富含 CpG 的基因启动子的募集而有助于这组基因的沉默。因此，吴等人。

牧师等人（2011）描述了 2 种新颖且具体的方法来分析 5hmC 的基因组定位。第一种方法被他们称为 GLIB（葡萄糖基化、高碘酸盐氧化、生物素化），结合使用酶促和化学步骤来分离含有少至单个 5hmC 的 DNA 片段。第二种方法涉及通过用亚硫酸氢钠处理基因组 DNA 将 5hmC 转化为 5-亚甲基磺酸胞嘧啶（CMS），然后用针对 CMS 的特异性抗血清对含有 CMS 的 DNA 进行免疫沉淀。对小鼠胚胎干细胞中含有 5hmC 的 DNA 进行高通量测序显示，外显子内和转录起始位点附近有很强的富集。5hmC 在启动子带有双组蛋白 3 赖氨酸 27 三甲基化（H3K27me3）和组蛋白 3 赖氨酸 4 三甲基化（H3K4me3）标记的基因的起始位点尤其富集。牧师等人（2011）得出结论，5hmC 可能在转录调控中发挥作用，并提出了一个模型，其中 5hmC 有助于在胚胎干细胞发育调控基因中发现的“平衡”染色质特征。

菲茨等人（2011）使用针对 5hmC 和 5mC 的抗体以及高通量测序来确定小鼠野生型和突变型 ES 细胞中的全基因组甲基化和羟甲基化模式以及分化胚状体。他们发现 5hmC 主要与常染色质相关，而 5mC 在基因启动子和 CpG 岛中的代表性不足，而 5hmC 则富集并与转录水平增加相关。基因组中的大多数（如果不是全部）5hmC 取决于预先存在的 5mC，并且这两种修饰之间的平衡在基因组区域之间是不同的。Tet1 和 Tet2 的敲低会导致一组基因下调，包括多能性相关基因（Esrrb，602167；Prdm14，611781；Dppa3，608408；Klf2，602016；Tcl1，186960；和 Zfp42），并伴随其甲基化增加发起人，以及 ES 细胞胚胎外谱系分化倾向的增加。分化过程中 TET 水平的下降与 ES 细胞特异性基因启动子处羟甲基化水平的降低以及甲基化和基因沉默的增加有关。菲茨等人（2011）提出基因组中羟甲基化和甲基化之间的平衡与多能性和谱系承诺之间的平衡有着千丝万缕的联系。

伊藤等人（2011）表明，除了 5hmC 之外，Tet 蛋白还可以以酶活性依赖性方式从 5mC 生成 5-甲酰基胞嘧啶（5fC）和 5-羧基胞嘧啶（5caC）。此外，伊藤等人（2011）揭示了小鼠胚胎干细胞和小鼠器官的基因组 DNA 中存在 5fC 和 5caC。5hmC、5fC 和 5caC 的基因组含量可以通过 Tet 蛋白的过表达或缺失来增加或减少。因此，伊藤等人（2011）得出的结论是，他们在基因组 DNA 中鉴定出了 2 种以前未知的胞嘧啶衍生物，它们是 Tet 蛋白的产物，并提出了 DNA 去甲基化可能通过 Tet 催化的氧化随后脱羧而发生的可能性。

他等人（2011）证明 DNA 中的 5mC 和 5hmC 在体外和培养细胞中被 Tet 双加氧酶氧化为 5caC。5caC 被胸腺嘧啶 DNA 糖基化酶（TDG；601423）特异性识别和切除。小鼠胚胎干细胞中 TDG 的消耗导致 5caC 积累至易于检测的水平。他等人（2011）得出结论，Tet 蛋白氧化 5mC，随后 TDG 介导的 5caC 碱基切除构成了主动 DNA 去甲基化的途径。

郭等人（2011）发现用 TET1 转染 HEK293 细胞会在 CpG 和非 CpG DNA 的背景下诱导 DNA 复制孤立的 5hmC 去甲基化。碱基切除修复酶 PARP（参见 173870）或 APE1（APEX1；107748）的药理抑制可减少 5hmC DNA 的去甲基化。胞苷脱氨酶 AID（AICDA; 605257）或 APOBEC 胞苷脱氨酶小鼠 Apobec1（600130）或人 APOBEC2（604797）、APOBEC3A（607109）、APOBEC3C（607750）或 APOBEC3E（APOBEC3D; 609900）的表达，但不包括 APOB EC3B（607110）或 APOBEC3G（607113），显着增加 5hmC DNA 的去甲基化。通过腺病毒介导的基因转移在成年小鼠齿状回中过度表达 TET1 或 AID 分别增加和降低 5hmC 水平，并导致 Bdnf（113505）和 Fgf1（131220）的大脑特异性变体表达上调。成年齿状回内源性 Tet1 或 Apobec1 表达的敲低消除了刺激诱导的脑特异性 Bdnf 和 Fgf1 启动子的去甲基化。郭等人（2011）得出结论，TET1、AID 和 APOBEC 在碱基切除介导的主动 DNA 去甲基化途径中合作。

Yamaguchi 等人在小鼠身上使用了功能丧失的方法（2012）表明5mC特异性双加氧酶Tet1在调节小鼠卵母细胞减数分裂中具有重要作用。Tet1 缺乏显着降低女性生殖细胞数量和生育能力。在 Tet1 缺陷的卵母细胞中也观察到单价染色体和未解决的 DNA 双链断裂。Tet1缺陷不会极大地影响原始生殖细胞中发生的全基因组去甲基化，但会导致DNA去甲基化缺陷和减数分裂基因子集的表达减少。山口等人（2012）的结论是，他们的研究确定了 Tet1 在雌性生殖细胞减数分裂和减数分裂基因激活中的功能。

小鼠原始生殖细胞（PGC）经历连续的表观遗传变化和全基因组 DNA 去甲基化，以重置表观基因组以获得全能性。哈克特等人（2013）证明，在高水平的 Tet1 和 Tet2 的驱动下，PGC 中 CpG 甲基化的消除是通过转化为 5hmC 来实现的（612839）。向 5hmC 的全局转换在胚胎日（E） 9.5 至 E10.5 之间在 PGC 之间异步启动，并解释了印记擦除的独特过程。从机制上讲，5hmC 富集之后会以与复制耦合稀释一致的速率持续下降。向 5hmC 的转换是并行冗余系统的重要组成部分，可驱动 PGC 中的全面重新编程。尽管如此，哈克特等人（2013）发现了 PGC 中逃避系统性 DNA 去甲基化的罕见调控元件，

Costa 等人使用增强的纯化技术和严格的计算算法（2013）在小鼠胚胎干细胞中鉴定出 Nanog（607937）的 27 个高可信度蛋白质相互作用伙伴。这些由 Nanog 的 19 个伙伴组成，包括 10-11 易位（TET）家族甲基胞嘧啶羟化酶 Tet1。科斯塔等人（2013）证实了Nanog与Tet1的物理关联，并证明Tet1与Nanog协同作用，提高了重编程的效率。科斯塔等人（2013）还发现Tet2与Nanog的物理关联和重编程协同作用，并证明Tet2的敲低消除了Nanog与Tet1催化缺陷突变体的重编程协同作用。这些结果表明 Nanog 和 Tet1/Tet2 蛋白之间的物理相互作用以依赖于 Tet1/Tet2 催化活性的方式促进重编程。Tet1 和 Nanog 共同占据与胚胎干细胞中多能性维持和谱系定型相关的基因的基因组位点，并且当 Nanog 耗尽时，Tet1 结合会减少。Nanog 和 Tet1 的共表达增加了排名靠前的共同靶基因座 Esrrb（602167）和 Oct4（164177）的 5-羟甲基胞嘧啶水平，导致它们在重编程为初始多能性之前启动表达。科斯塔等人（2013）提出 NANOG 招募 TET1 来增强关键重编程靶基因子集的表达。Tet1 和 Nanog 共同占据与胚胎干细胞中多能性维持和谱系定型相关的基因的基因组位点，并且当 Nanog 耗尽时，Tet1 结合会减少。Nanog 和 Tet1 的共表达增加了排名靠前的共同靶基因座 Esrrb（602167）和 Oct4（164177）的 5-羟甲基胞嘧啶水平，导致它们在重编程为初始多能性之前启动表达。科斯塔等人（2013）提出 NANOG 招募 TET1 来增强关键重编程靶基因子集的表达。Tet1 和 Nanog 共同占据与胚胎干细胞中多能性维持和谱系定型相关的基因的基因组位点，并且当 Nanog 耗尽时，Tet1 结合会减少。Nanog 和 Tet1 的共表达增加了排名靠前的共同靶基因座 Esrrb（602167）和 Oct4（164177）的 5-羟甲基胞嘧啶水平，导致它们在重编程为初始多能性之前启动表达。科斯塔等人（2013）提出 NANOG 招募 TET1 来增强关键重编程靶基因子集的表达。导致它们在重编程为幼稚多能性之前启动表达。科斯塔等人（2013）提出 NANOG 招募 TET1 来增强关键重编程靶基因子集的表达。导致它们在重编程为幼稚多能性之前启动表达。科斯塔等人（2013）提出 NANOG 招募 TET1 来增强关键重编程靶基因子集的表达。

布拉施克等人（2013）报道称，向小鼠胚胎干细胞中添加维生素 C 可促进 Tet 活性，导致 5hmC 快速全面增加。随后是许多基因启动子的 DNA 去甲基化和去甲基化种系基因的上调。Tet1 结合在受维生素 C 处理影响的基因的转录起始位点附近富集。重要的是，维生素 C（而非其他抗氧化剂）在生化测定中增强重组 Tet1 的活性，并且维生素 C 诱导的 5hmC 和 5mC 变化在 Tet1 和 Tet2（612839）双敲除胚胎干细胞中被完全抑制。与囊胚相比，维生素 C 对培养的胚胎干细胞中获得甲基化的区域具有更强的影响，并且在体内仅在植入后才被甲基化。相比之下，印迹区域和脑池内 A 颗粒逆转录元件在早期胚胎中能够抵抗去甲基化，也能抵抗维生素 C 诱导的 DNA 去甲基化。布拉施克等人（2013）得出的结论是，这项研究的结果确立了维生素 C 作为胚胎干细胞中 Tet 活性和 DNA 甲基化保真度的直接调节剂。

陈等人（2013）报道，TET1 根据维生素 C 的存在或缺失对体细胞重编程进行正向或负向调节。TET1 缺乏会增强重编程，而其过度表达会通过调节必要的间充质到上皮的转变来损害维生素 C 背景下的重编程。。在缺乏维生素 C 的情况下，TET1 促进体细胞重编程，孤立于间充质到上皮的转变。TET1 以维生素 C 依赖性方式持续调节对间充质到上皮转化至关重要的位点处的 5hmC 形成。陈等人（2013）得出的结论是，他们的研究结果表明维生素 C 在细胞水平上决定 TET1 功能的生物学结果方面发挥着至关重要的作用。

山口等人（2013）报道TET1在基因组印记的消除中具有关键作用。他们发现，尽管基因型相同，但 Tet1 敲除雄性和野生型雌性交配产生的后代表现出许多不同的表型，包括胎盘、胎儿和出生后生长缺陷以及早期胚胎致死性。这些缺陷至少部分是由印记基因的失调引起的，例如 Peg10（609810）和 Peg3（601483），这些基因在差异甲基化区域（DMR）的父系等位基因中表现出异常的高甲基化。RNA测序显示，由于父系Tet1功能丧失，下一代印记基因存在广泛失调。胚胎第 13 天的全基因组 DNA 甲基化分析。Tet1敲除小鼠的5个原始生殖细胞和精子显示精子中印记基因的DMRs高度甲基化，这可以追溯到原始生殖细胞。对重编程原始生殖细胞中 DNA 甲基化动态的分析表明，TET1 的功能是在重编程后期消除剩余的甲基化，包括印记基因。此外，山口等人（2013）提供的证据支持 TET1 在消除雌性种系中父系印记中的作用。

蒂安蓬等人（2016）证明，人类和小鼠细胞中肿瘤缺氧会降低氧依赖性 10-11 易位（TET）酶的活性。TET 酶通过 5-甲基胞嘧啶氧化催化 DNA 去甲基化。这种活性降低的发生与缺氧相关的 TET 表达、增殖、代谢、缺氧诱导因子（HIF；参见 603348）活性或活性氧的变化无关，并且直接取决于缺氧。缺氧诱导的 TET 活性丧失会增加体外基因启动子的高甲基化。在患者中，肿瘤抑制基因启动子在缺氧肿瘤组织中明显更加甲基化，与增殖、基质细胞浸润或肿瘤特征无关。蒂安蓬等人（2016）表明，多达一半的高甲基化事件是由于缺氧引起的，这些事件赋予了选择性优势。因此，小鼠乳腺肿瘤缺氧的增加会增加高甲基化，而肿瘤氧合作用的恢复会消除这种效应。因此，肿瘤缺氧充当 DNA 甲基化的新调节因子。

在小鼠中，生殖细胞在胚胎日（E）6.25 左右首次在发育中的胚胎中被指定为原始生殖细胞（PGC）。随后迁移到发育中的性腺中，PGC 在 E10.5-E11.5 周围经历一波广泛的表观遗传重编程，包括全基因组范围内 5-甲基胞嘧啶的丢失。Hill 等人采用综合方法（2018）证明，这种复杂的重编程过程涉及启动子序列特征、DNA（去）甲基化、多梳（PRC1）复合物（参见 600346）以及 TET1 的 DNA 去甲基化依赖性和孤立性功能之间的协调相互作用，以实现激活涉及配子生成和减数分裂的一组关键种系重编程响应基因。希尔等人。

▼ 基因结构

Ono 等人（2002）发现TET1基因至少含有12个外显子。

▼ 测绘

通过对已作图的 BAC 克隆进行序列分析和 FISH，Ono 等人（2002）将 TET1 基因定位到染色体 10q22。

▼ 分子遗传学

排除研究

阿卜杜勒-瓦哈卜等人（2009）在 96 名骨髓增生性肿瘤患者中未发现 TET1 基因体细胞突变。

▼ 动物模型

Khoueiry 等人（2017）发现小鼠 Tet1 表达敲除会导致原肠胚形成晚期缺陷。与预期相反，Tet1 敲除导致基因表达异常下调和上调，这是由于酶促甲基化和非酶促非甲基化事件的缺陷所致。Tet1 敲除的非酶促结果似乎是由其非催化 N 末端结构域介导的。在胚胎外外胚层中，Tet1 抑制代谢基因的表达，这与外胚层细胞分化时从糖酵解到氧化呼吸的代谢转变相一致。Tet1 敲除也影响外胚层阶段的端粒稳定性。

戴等人（2016）证明小鼠中所有 3 个 Tet 基因失活会导致原肠胚形成表型，包括与轴向中胚层成熟受损和旁轴中胚层规格失败相关的原始条纹图案缺陷，模仿具有功能获得性 Nodal 的胚胎中的表型（ 601265）信令。在 Tet 突变体背景中引入 Nodal 的单个突变等位基因部分恢复了模式，表明过度活跃的 Nodal 信号传导导致 Tet 突变体的原肠胚形成失败。Nodal 信号传导增加可能是由于编码 Nodal 信号传导抑制剂的 Lefty1（603037）和 Lefty2（601877）基因表达减少所致。此外，Lefty 基因表达的减少与 DNA 甲基化的升高有关，因为当 Dnmt3a（602769）和 Dnmt3b（602900）基因被破坏时，Tet 缺陷胚胎中的 Lefty-Nodal 信号传导和正常形态发生都很大程度上恢复。此外，特异消除双加氧酶活性的 Tet 点突变会导致与无效突变类似的形态和分子异常。戴等人（2016）得出结论，TET 介导的 5-甲基胞嘧啶氧化通过促进去甲基化（与 DNMT3A 和 DNMT3B 的甲基化相反）来调节 Lefty-Nodal 信号传导。作者还得出结论，他们的发现揭示了一种基本的表观遗传机制，其特点是动态 DNA 甲基化和去甲基化，对于早期身体计划形成中关键信号通路的调节至关重要。Tet 中专门消除双加氧酶活性的点突变会导致与无效突变类似的形态和分子异常。戴等人（2016）得出结论，TET 介导的 5-甲基胞嘧啶氧化通过促进去甲基化（与 DNMT3A 和 DNMT3B 的甲基化相反）来调节 Lefty-Nodal 信号传导。作者还得出结论，他们的发现揭示了一种基本的表观遗传机制，其特点是动态 DNA 甲基化和去甲基化，对于早期身体计划形成中关键信号通路的调节至关重要。Tet 中专门消除双加氧酶活性的点突变会导致与无效突变类似的形态和分子异常。戴等人（2016）得出结论，TET 介导的 5-甲基胞嘧啶氧化通过促进去甲基化（与 DNMT3A 和 DNMT3B 的甲基化相反）来调节 Lefty-Nodal 信号传导。作者还得出结论，他们的发现揭示了一种基本的表观遗传机制，其特点是动态 DNA 甲基化和去甲基化，对于早期身体计划形成中关键信号通路的调节至关重要（2016）得出结论，TET 介导的 5-甲基胞嘧啶氧化通过促进去甲基化（与 DNMT3A 和 DNMT3B 的甲基化相反）来调节 Lefty-Nodal 信号传导。作者还得出结论，他们的发现揭示了一种基本的表观遗传机制，其特点是动态 DNA 甲基化和去甲基化，对于早期身体计划形成中关键信号通路的调节至关重要（2016）得出结论，TET 介导的 5-甲基胞嘧啶氧化通过促进去甲基化（与 DNMT3A 和 DNMT3B 的甲基化相反）来调节 Lefty-Nodal 信号传导。作者还得出结论，他们的发现揭示了一种基本的表观遗传机制，其特点是动态 DNA 甲基化和去甲基化，对于早期身体计划形成中关键信号通路的调节至关重要。

迪特罗亚等人（2019）表明，母体维生素 C 是小鼠模型中 DNA 适当去甲基化和雌性胎儿生殖细胞发育所必需的。母体维生素 C 缺乏（参见 240400）不会影响整体胚胎发育，但会导致生殖细胞数量减少、减数分裂延迟以及成年后代的生育力降低。缺乏维生素 C 的胚胎生殖细胞的转录组与携带 Tet1 无效突变的胚胎的转录组非常相似。维生素 C 缺乏导致 DNA 甲基化谱异常，其中包括减数分裂和转座元件关键调节因子的不完全去甲基化。迪特罗亚等人（2019）得出的结论是，他们的研究结果表明，妊娠期间维生素 C 的缺乏会部分重现 TET1 的损失。