華中農大揭示水稻染色質重塑因子在RNA介導的DNA甲基化途徑中的作用機制

DNA甲基化是維持生物體基因組穩定性的一種非常重要的表觀修飾形式。植物中的DNA胞嘧啶甲基化(5mC)主要發生在CG、CHG和CHH（H=A, C或T）序列上，DNA甲基化是抑制染色質中重複序列的重要表觀修飾形式。華中農大周道綉教授課題組的前期研究結果表明【1】，水稻染色質重塑因子DECREASE IN DNA METHYLATION1(DDM1)對於DNA甲基化的維持具有十分重要的作用，特別對於CG和CHG序列上的甲基化。然而目前對於DDM1在RNA介導的DNA甲基化(RdDM)和在染色質上的功能還並不十分清楚。

近日，Plant Physiolgy在線發表了華中農業大學生命科學技術學院周道綉教授課題組題為DDM1 represses noncoding RNA expression and RNA-directed DNA methylation in heterochromatin的研究論文。該研究揭示了水稻染色質重塑因子DDM1在抑制非編碼RNA(Non-coding RNA)表達以及在RNA介導的DNA甲基化(RdDM)途徑中的作用機制。

在本研究中，作者通過BS-seq、Small RNA-seq等高通量測序的手段研究了水稻染色質重塑因子OsDDM1在RdDM途徑以及在non-coding RNA表達中的調控機制。研究結果發現OsDDM1功能缺失後會導致水稻轉座元件和重複序列的CHH甲基化的異位表達。水稻CHH甲基化主要依賴於DOMAINS REARRANGED METHYLTRANSFERASE2(OsDRM2)，OsDRM2是參與RdDM途徑中的一種關鍵的甲基轉移酶。在水稻osddm1突變體中，組蛋白H3K9me2修飾水平明顯下降，而在異染色質上的小RNA(sRNA)和長鏈非編碼RNA(lncRNA)的水平增加。

研究發現，水稻染色質重塑因子OsDDM1對於抑制兩種類型的重複序列—Centromeric Retrotransposons of Rice1(CRR1)和 dominant centromeric CentO 具有十分重要的作用。這一研究結果表明，水稻染色質重塑因子OsDDM1在異染色質區與RdDM具有拮抗作用，在抑制水稻基因組上的重複序列和非編碼RNA組織特異性表達上具有十分關鍵的作用。

Model of OsDDM1 chromatin function.

本研究論文的第一作者為華中農業大學生命科學技術學院的博士譚鋒和博士生魯月，通訊作者為周道綉教授，該研究受到國家自然科學基金、十三五國家重大研發項目的支持。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！