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分子植物卓越中心揭示维持DNA甲基化和基因组稳定的新机制

2021-08-31 分子植物科学卓越创新中心
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  8月28日,PNAS在线发表了星天地娱乐城官网 分子植物科学卓越创新中心研究员朱健康研究组完成的题为Pathway conversion enables a double-lock mechanism to maintain DNA methylation and genome stability的研究论文。该研究揭示一种维持植物DNA甲基化和基因组稳定的新机制。

  无论是哺乳动物还是植物,其基因组上胞嘧啶碱基第5个碳原子上都存在甲基化(-CH3)的修饰。除了正常的基因以外,基因组中还存在大量的跳跃基因,活跃的跳跃基因对于生物个体是危险的,这是由于它们的移动会破坏基因组的结构。DNA甲基化修饰的核心功能是“杀死”这些跳跃基因,让它们一直处于被抑制的状态。因而,生物个体是如何维持跳跃基因上面致密的DNA甲基化修饰是表观遗传领域中的重要研究方向。

  植物中,多种DNA甲基化调控通路合作维持不同基因组位置的跳跃基因上致密的DNA甲基化状态。此前,一个“静止”模型被普遍接受,即基因组中给定的跳跃基因其DNA甲基化是由特定的途径维持,如尺寸较长的跳跃基因的中间部分的CHH甲基化由CMT2维持;而其边缘部分和短尺寸的跳跃基因的CHH甲基化则由RNA介导的DNA甲基化(RdDM)途径维持。

  不同于先前的模型,在本研究中,研究发现染色质重塑因子DDM1突变后,接近1000个CMT2维持DNA甲基化的位点转变为RdDM途径维持,表明在某些情况下,对于给定位点DNA甲基化的维持并不是一成不变的,而是可以灵活转换的,因而DNA甲基化的维持途径在给定位点是可修改的。科研人员将这个机制命名为CMT2-至-RdDM通路。进一步,研究通过多突变体阻断CMT2到RdDM通路的转换发现大量的跳跃基因被激活,且在相应的突变体中跳跃,表明通路转换对于维持基因组的稳定是必须的。研究提出一种“双保险”设想:RdDM通路功能缺乏时,染色质重塑因子DDM1依赖的DNA甲基化维持途径保证跳跃基因处于沉默状态;当DDM1功能缺乏时,RdDM途径包括新发现的CMT2-至-RdDM途径能够抑制跳跃基因。

  研究工作得到中科院的资助。

  论文链接 

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打印 责任编辑:侯茜

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