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上海生科院揭示染色質(zhì)重塑因子PKL在RNA介導(dǎo)的DNA甲基化中的功能

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上海生科院揭示染色質(zhì)重塑因子PKL在RNA介導(dǎo)的DNA甲基化中的功能

摘要: 　　5月31日，基因組生物學(xué)（Genome Biology）雜志在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)學(xué)習(xí)院植物逆境生物學(xué)學(xué)習(xí)中心張蘅學(xué)習(xí)組題為The developmental regulator PKL is required to maintain correct DNA methylation ...

　　5月31日，基因組生物學(xué)（Genome Biology）雜志在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)學(xué)習(xí)院植物逆境生物學(xué)學(xué)習(xí)中心張蘅學(xué)習(xí)組題為The developmental regulator PKL is required to maintain correct DNA methylation patterns at RNA-directed DNA methylation loci 的學(xué)習(xí)論文。該學(xué)習(xí)揭示了染色質(zhì)重塑因子PKL在RNA介導(dǎo)的DNA甲基化過(guò)程中的重要調(diào)控作用。
　　在植物中，RNA介導(dǎo)的DNA甲基化（RdDM）是一種重要的建立全新DNA甲基化式樣和轉(zhuǎn)錄基因沉默的機(jī)制，通過(guò)小干擾RNA（siRNA）與支架RNA（scaffold RNA）的堿基配對(duì)引導(dǎo)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶到特定的位點(diǎn)進(jìn)行全新DNA甲基化。RdDM在外源基因沉默、維持基因組穩(wěn)定性、生殖細(xì)胞DNA甲基化模式建立等生物學(xué)過(guò)程中起重要作用，解析其分子機(jī)理對(duì)于實(shí)現(xiàn)特定基因的轉(zhuǎn)錄沉默或激活具有重要意義。
　　在這項(xiàng)學(xué)習(xí)中，張蘅學(xué)習(xí)組通過(guò)正向遺傳學(xué)篩選到了兩個(gè)新的參與轉(zhuǎn)基因沉默的突變體。圖位克隆發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)突變體是由于一個(gè)重要的發(fā)育調(diào)控基因PICKLE（PKL）功能缺失造成的。全基因組甲基化分析發(fā)現(xiàn)PKL影響大約一半RdDM位點(diǎn)的正常DNA甲基化，其中上升和下降的位點(diǎn)大致相當(dāng)。在RNA介導(dǎo)的DNA甲基化過(guò)程中，DNA甲基化的位點(diǎn)特異性主要由兩類非編碼RNA界定：小干擾RNA（siRNA）和支架RNA（scaffold RNA），分別由植物特有的RNA聚合酶Pol IV和Pol V參與生成。因此學(xué)習(xí)人員也分析了全基因組的小干擾RNA和特定位點(diǎn)的支架RNA水平。他們發(fā)現(xiàn)在pkl突變體中，局部位點(diǎn)的DNA甲基化水平的變化伴隨著相同趨勢(shì)的小干擾RNA水平和支架RNA水平的變化。同時(shí)PKL還促進(jìn)多個(gè)受Pol V調(diào)節(jié)的核小體的定位，說(shuō)明與Pol V相關(guān)的功能可能受到了影響。
　　通過(guò)分析mRNA轉(zhuǎn)錄組與全基因組DNA甲基化的相關(guān)性，學(xué)習(xí)人員發(fā)現(xiàn)在pkl突變體中，雖然一定數(shù)量的轉(zhuǎn)座子和基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上升伴隨著DNA甲基化的下降，大局部位點(diǎn)的DNA甲基化變化缺乏以釋放轉(zhuǎn)錄沉默。因此學(xué)習(xí)人員設(shè)想，在RdDM的靶位點(diǎn)區(qū)域，PKL能夠通過(guò)其核小體重塑活性改變?nèi)旧|(zhì)環(huán)境，從而影響非編碼RNA的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)錄沉默。此論文揭示了CHD家族蛋白PKL在RNA介導(dǎo)的DNA甲基化過(guò)程中的作用并暗示RNA聚合酶Pol IV/V可以使用與Pol II相同的染色體重塑因子進(jìn)行轉(zhuǎn)錄調(diào)控。
　　楊榮是該文章的第一作者，張蘅為通訊作者。該工作得到了中科院等經(jīng)費(fèi)的資助。
　　論文鏈接






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