上海生科院揭示染色质重塑因子 PKL 在 RNA 介导的 DNA 甲基化中的功能

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来源:上海生命科学研究院 / 作者: / 2017-06-15
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上海生科院揭示染色质重塑因子 PKL 在 RNA 介导的 DNA 甲基化中的功能' z& ]/ K# w) Q1 N! L, m  C
5 月 31 日，《基因组生物学》（Genome Biology）杂志在线发表了中国科学院上海生命科学研究院植物逆境生物学研究中心张蘅研究组题为 The developmental regulator PKL is required to maintain correct DNA methylation patterns at RNA-directed DNA methylation loci 的研究论文。该研究揭示了染色质重塑因子 PKL 在 RNA 介导的 DNA 甲基化过程中的重要调控作用。
+ _9 A: g+ e$ X( D6 a& A# b7 R7 V在植物中，RNA 介导的 DNA 甲基化（RdDM）是一种重要的建立全新 DNA 甲基化式样和转录基因沉默的机制，通过小干扰 RNA（siRNA）与支架 RNA（scaffold RNA）的碱基配对引导 DNA 甲基转移酶到特定的位点进行全新 DNA 甲基化。RdDM 在外源基因沉默、维持基因组稳定性、生殖细胞 DNA 甲基化模式建立等生物学过程中起重要作用，解析其分子机理对于实现特定基因的转录沉默或激活具有重要意义。
6 m0 e6 Q- Z( Q' Y3 W在这项研究中，张蘅研究组通过正向遗传学筛选到了两个新的参与转基因沉默的突变体。图位克隆发现这两个突变体是由于一个重要的发育调控基因 PICKLE（PKL）功能缺失造成的。全基因组甲基化分析发现 PKL 影响大约一半 RdDM 位点的正常 DNA 甲基化，其中上升和下降的位点大致相当。在 RNA 介导的 DNA 甲基化过程中，DNA 甲基化的位点特异性主要由两类非编码 RNA 界定：小干扰 RNA（siRNA）和支架 RNA（scaffold RNA），分别由植物特有的 RNA 聚合酶 Pol IV 和 Pol V 参与生成。因此研究人员也分析了全基因组的小干扰 RNA 和特定位点的支架 RNA 水平。他们发现在 pkl 突变体中，部分位点的 DNA 甲基化水平的变化伴随着相同趋势的小干扰 RNA 水平和支架 RNA 水平的变化。同时 PKL 还促进多个受 Pol V 调节的核小体的定位，说明与 Pol V 相关的功能可能受到了影响。6 s* Z& F5 T& c
通过分析 mRNA 转录组与全基因组 DNA 甲基化的相关性，研究人员发现在 pkl 突变体中，虽然一定数量的转座子和基因的转录产物上升伴随着 DNA 甲基化的下降，大部分位点的 DNA 甲基化变化不足以释放转录沉默。因此研究人员设想，在 RdDM 的靶位点区域，PKL 能够通过其核小体重塑活性改变染色质环境，从而影响非编码 RNA 的产生和转录沉默。此论文揭示了 CHD 家族蛋白 PKL 在 RNA 介导的 DNA 甲基化过程中的作用并暗示 RNA 聚合酶 Pol IV/ V 可以使用与 Pol II 相同的染色体重塑因子进行转录调控。
1 A; Z7 y6 {+ @: {) Z; ^2 T杨荣是该文章的第一作者，张蘅为通讯作者。该工作得到了中科院等经费的资助。
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