5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)是一种非常重要的表观遗传修饰，被称为第六种碱基，它对细胞分化、基因表达等有着重要的影响。5hmC不仅仅是TETs酶介导的5-甲基胞嘧啶(5mC)氧化过程中的一种中间产物，还是一种重要的表观标记物。小分子化合物能够对DNA羟甲基化水平产生影响。蒽环类药物作为一种传统而有效的抗癌药物，是一类拓扑酶抑制剂。但是这类药物是否会对细胞的DNA5hmC水平造成影响还不清楚。以蒽环类药物去甲氧基柔红霉素(Ida)为代表，研究了蒽环类药物抑制乳腺癌细胞T47D生长的作用机理，考察了细胞内DNA5hmC水平的变化情况。同时，还对DNA5hmC的荧光成像分析方法进行了考察，并分析了小鼠胚胎干细胞中DNA5hmC的可接近程度(accessibility)。本论文主要包括以下两个方面的研究工作:　　1.去甲氧基柔红霉素对乳腺癌细胞中DNA羟甲基化水平的影响。拓扑酶Ⅱ抑制剂去甲氧基柔红霉素(Ida)及其蒽环类同系物杀死癌细胞的机理包括了能够抑制拓扑酶Ⅱ(TopoⅡα)的活性，导致DNA双链断链的产生，以及能够产生活性自由基、DNA加合物等多种观点。但是其是否会对细胞内DNA上的表观修饰产生影响还不清楚。首先考察了Ida对T47D的细胞毒性，证实其能显著的抑制癌细胞的生长并能引起细胞凋亡。在毒性作用浓度下，考察了Ida对T47D细胞内基因组5hmC水平的影响。结果显示Ida处理能显著增加癌细胞内基因组5hmC水平。在其他的乳腺癌细胞系也观察到了这一效应。并且Ida的同系物也能引起基因组5hmC水平升高。将T47D中TET2敲除之后，Ida不能再引起5hmC水平显著改变，因此，其对DNA5hmC水平的影响是与TETs直接相关的。进一步的结果表明Ida及其同系物可能是通过影响IDH1、FTL与FPN1的mRNA水平来增加细胞内TETs辅助因子α-酮戊二酸（2-OG）、Fe(Ⅱ)水平，从而增加TETs的活性，进而显著提高乳腺癌细胞中基因组5hmC水平。通过5hmC测序以及转录组测序表明Ida处理能够显著改变3759个基因的表达水平，同时使得4783个基因上5hmC水平增加。但是很大一部分增加的5hmC位点处于基因内含子以及基因间区域，可能与这些基因的表达关系不大。肿瘤抑制基因KLLN和CLDN6基因的增强子区域在Ida处理之后5hmC水平显著增加，其表达水平也显著上升，这可能是Ida抑制癌细胞生长的一个原因。　　2.免疫荧光成像方法分析染色质上5-羟甲基胞嘧啶的可接近性。免疫荧光成像技术能够直观的分析单个细胞中DNA5hmC的水平以及分布情况。但是细胞核内基因组DNA通常被包装成核小体，进一步组装成染色质，并同时被很多功能蛋白结合和保护着。在非变性条件下，采用免疫荧光法分析5hmC时，这一结构特点就会阻碍5hmC抗体去接近并识别DNA上的5hmC。利用这些天然存在的阻碍效应，原位分析了DNA5hmC的易接近程度。实验结果表明，在没有盐酸处理的非变性条件下，小鼠胚胎干细胞中会有一部分5hmC能够被其抗体接近并特异性识别，说明这些位点的5hmC可能没有被功能性结合蛋白所结合或包裹保护着，同时这些5hmC位点主要分布在DAPI染色较弱的常染色质区域。通过在乳腺癌细胞MCF-7中过表达TET1的活性催化区域(TET1-CD)，相比未过表达的细胞，观察到了更多的易接近的5hmC位点，可能是因为那些新产生的5hmC有一部分位于更加开放的染色质区域。这些结果表明，使用非变性的免疫荧光成像方法，可以直观的展示细胞中DNA5hmC可接近性的全貌图。