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中國(guó)學(xué)者Nature子刊揭示新的RdDM通路的分子機(jī)制

時(shí)間:2021/9/3閱讀:736
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子科生物報(bào)道:DNA甲基化是一種保守的表觀遺傳修飾,對(duì)基因表達(dá)和基因組穩(wěn)定性至關(guān)重要。RNA介導(dǎo)的DNA甲基化(植物RdDM途徑)是植物小RNA參與表觀調(diào)控的重要方式,其需要兩個(gè)植物*的RNA聚合酶Pol IV(大亞基NRPD1為催化核心)和Pol V(大亞基NRPE1為催化核心)以及大量的輔助蛋白。RdDM可以在轉(zhuǎn)錄水平抑制轉(zhuǎn)座子和基因,并參與到植物生物和非生物脅迫、植株再生、植物生長(zhǎng)和果實(shí)成熟發(fā)育等生物學(xué)調(diào)控過程。

  在本研究中,科研人員通過全基因組甲基化測(cè)序以及差異甲基化區(qū)域(DMRs) 分析發(fā)現(xiàn),開花調(diào)控基因FVE能夠影響部分RdDM通路調(diào)控位點(diǎn)的DNA甲基化水平。siRNA測(cè)序以及差異表達(dá)區(qū)域的分析說明FVE參與RdDM通路siRNA的調(diào)控,尤其是下游siRNA的累積。qRT-PCR實(shí)驗(yàn)分析說明FVE影響 PolV轉(zhuǎn)錄本的轉(zhuǎn)錄水平。此外FVE調(diào)節(jié)DNA甲基化水平的變化伴隨著相同趨勢(shì)的siRNA水平的變化。染色體免疫沉淀測(cè)序試驗(yàn)(ChIP-seq)進(jìn)一步說明FVE傾向于結(jié)合RdDM通路下游調(diào)控位點(diǎn),進(jìn)而調(diào)節(jié)DNA甲基化。

  另外,雖然RdDM途徑跟組蛋白修飾之間的相互關(guān)系已經(jīng)有了深入的研究,但是現(xiàn)有的分子機(jī)制并不能*闡述組蛋白修飾跟RdDM作用位點(diǎn)的調(diào)控關(guān)系。中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓yue創(chuàng)新中心郎曌博研究組和南方科技大學(xué)杜嘉木研究組合作通過正向遺傳學(xué)篩選到了參與基因沉默的突變體,通過克隆發(fā)現(xiàn)是具有Tudor domain的基因RDM15功能缺失造成的。通過甲基化測(cè)序和DMR的分析發(fā)現(xiàn),RDM15影響的甲基化位點(diǎn)是RdDM作用位點(diǎn)。該工作發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的H3K4me1識(shí)別蛋白RDM15,其通過招募Pol V來參與RNA介導(dǎo)的DNA甲基化過程的新機(jī)制。

  通過FVE的免疫沉淀和質(zhì)譜聯(lián)用(IP-MS)IP-MS實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)FVE與RDM15蛋白能夠相互作用,通過酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)(Y2H)和Split-LUC實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步確認(rèn)了二者的互作關(guān)系。利用RDM15的全基因甲基化數(shù)據(jù)以及DMR分析,證明FVE和RDM15共同調(diào)節(jié)部分RdDM位點(diǎn)的DNA甲基化水平。FVE與RDM15的研究分析進(jìn)一步確認(rèn)FVE參與RdDM通路下游功能調(diào)節(jié)的分子機(jī)制。

 

FVE與RDM15相互作用作用,調(diào)節(jié)RdDM通路相關(guān)位點(diǎn)的DNA甲基化和siRNA累積。

圖片說明,F(xiàn)VE的DMR(A),siRNA差異表達(dá)區(qū)域(B)以及染色質(zhì)上結(jié)合位點(diǎn)(C)的分析實(shí)驗(yàn),證實(shí)FVE參與RdDM通路下游調(diào)控位點(diǎn)的DNA甲基化和24-nt siRNA累積水平。Split-LUC等實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果(D)驗(yàn)證FVE與RDM15相互作用,F(xiàn)VE與RDM15的DMR區(qū)域有很高的重疊(E),IGV示例(F)說明二者共同調(diào)節(jié)RdDM相關(guān)位點(diǎn)的DNA甲基化。



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