朱健康團隊在國際頂級綜述雜誌發表文章，闡述DNA甲基化過程

iPlants：DNA甲基化是一種保守的表觀遺傳修飾，對基因調控和基因組穩定性很重要。 DNA甲基化的異常模式會導致植物發育異常。 特定的DNA甲基化狀態是通過從頭甲基化，維持甲基化和活性去甲基化的動態調節的結果，其由各種不同的調節途徑靶向的酶催化。2018年5月21日，Nature Reviews Molecular Cell Biology在線發表了中國科學院上海植物逆境生物學研究中心朱健康研究員、張惠明研究員與郎曌博研究員共同完成的題為「Dynamics and function of DNA methylation in plants」的綜述文章。 在本綜述中，朱健康等人討論了植物中的DNA甲基化，包括甲基化和去甲基化酶和調控因子，以及通過所謂的甲基化狀態機制協調甲基化和去甲基化活性; DNA甲基化在調控轉座子沉默，基因表達和染色體相互作用中的功能; DNA甲基化在植物發育中的作用; 以及DNA甲基化參與植物對生物和非生物脅迫條件的反應。另外，iPlants編輯組附上朱健康在2018年發表的文章，希望對你有用。

胞嘧啶5"端的DNA甲基化有助於核基因表達的表觀遺傳調控和基因組穩定性【1,2】。表觀遺傳學的變化，包括DNA甲基化，組蛋白修飾和組蛋白變體以及一些非編碼RNA（ncRNA）的變化影響染色質結構，進而影響遺傳信息的可及性。因此，DNA甲基化對於許多生物過程是重要的，並且DNA甲基化的破壞可能導致植物和哺乳動物的發育異常，例如番茄果實成熟失敗和小鼠胚胎致死性【1,3,4】。

RNA介導的DNA甲基化

DNA甲基化在植物和哺乳動物中是保守的，基因組DNA甲基化的確切模式對於發育至關重要。在植物和哺乳動物中，DNA甲基化都是由保守的DNA甲基轉移酶催化的，使用S-腺苷-L-甲硫氨酸作為甲基供體，而活性DNA去甲基化涉及鹼基切除修復途徑【5-9】。 RNA介導的DNA甲基化途徑對植物中的重新甲基化至關重要，但在哺乳動物中不太重要【10,11】。與通過5-甲基胞嘧啶（5-mC）的氧化和/或脫氨作用啟動活性DNA去甲基化的哺乳動物相反，植物利用5-mC DNA糖基化酶直接切割5-mC鹼基【5,6,8】。

DNA甲基化與去甲基化的動態性

在這篇綜述中，朱健康等人討論了最近的發現以及目前對植物DNA甲基化調控和功能的理解。在模型植物擬南芥中最好地理解產生特定DNA甲基化模式的機制，其中DNA甲基化和去甲基化的組分中的突變和調控因子通常不致死。然而，在具有更複雜基因組的植物中，DNA甲基化對於發育和環境脅迫反應似乎更為關鍵。最近的研究發現揭示了植物DNA甲基化的重要調控機制，如ncRNA從頭開始DNA甲基化，通過新型蛋白複合體IDM（增加的DNA甲基化）靶向活性DNA去甲基化以及平衡DNA甲基化和去甲基化通過甲基化感應遺傳元件。另外朱健康等人還討論了DNA甲基化動力學在調控轉座子沉默，基因表達，染色體相互作用，植物發育和植物對生物和非生物環境刺激以及果實成熟，根瘤形成和其他發育過程的反應中的重要作用。

參考文獻：

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4. Cortellino, S. et al. Thymine DNA glycosylase is essentialfor active DNA demethylation by linked deaminationbaseexcision repair. Cell 146, 67–79 (2011).

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10. Watanabe, T. et al. Role for piRNAs and noncodingRNA in de novo DNA methylation of the imprintedmouse Rasgrf1 locus. Science 332, 848–852 (2011).

11. Matzke, M. A. & Mosher, R. A. RNA-directed DNAmethylation: an epigenetic pathway of increasingcomplexity. Nat. Rev. Genet. 15, 394–408 (2014)

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1.朱健康研究組在CRISPR領域取得重大進展

2018年5月17日，朱健康研究組在Nature Communications在線發表了題為「CRISPR/Cas9-mediated gene targeting in Arabidopsis using sequential transformation」的研究論文，該論文報道了擬南芥中基因靶向的連續轉化-精確基因靶向方法。使用來自卵細胞和早期胚胎特異性DD45基因啟動子驅動Cas9， 通過同源重組在幾個內源性位點上定向插入標籤或者是進行氨基酸替換， 這些可遺傳的基因靶向可通過常規PCR鑒定。該方法可以對擬南芥基因組進行常規和精細操作。這對於後期的定點突變，插入特定的標籤，插入長片段的TE等操作具有非常重大的應用意義，這極大的推動了植物基因編輯領域，對於進一步農業上的遺傳育種做了很好的鋪墊。

2.水稻基因組中精確的A·T到G·C鹼基編輯

朱健康研究組成功開發了水稻中的腺嘌呤鹼基編輯器，從而拓寬了植物中的基因組工程工具。 這裡描述的腺嘌呤鹼基編輯器以可編程的方式有效地和特異性地將目標A·T轉換成G·C。 重要的是，朱健康研究組沒有在目標位點或潛在的脫序位點上發現任何插入缺失或其他鹼基轉換或顛換突變。 這些特徵使腺嘌呤鹼基編輯優於胞苷脫氨酶介導的C-T編輯和HDR介導的序列替換。 此外，朱健康研究組證明了腺嘌呤鹼基編輯器可用於高效率的多重鹼基編輯。 因此，將來可以同時編輯控制不同農藝性狀的多個基因。 綜合起來，這裡描述的腺嘌呤鹼基編輯器與其他基因組工程工具一起將有助於推進作物的精確分子育種。

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