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2013年3月23日,我所何新建实验室在《The EMBO Journal》杂志在线发表题为“The splicing machinery promotes RNA-directed DNA methylation and transcriptional silencing in Arabidopsis”的论文。
DNA甲基化是一种重要的染色质修饰方式,它有助于维持基因组的稳定,使基因组中的可转座元件处于抑制的状态,它还可以参与基因表达的调控。在模式植物拟南芥中,DNA甲基化的建立主要依赖RNA介导的DNA甲基化途径,但是研究者对其具体作用机制还分析甚少。该研究利用筛选DNA去甲基化酶基因突变体的抑制子,发现了一个基因的突变。该基因的编码蛋白包含锌指结构区域和保守的八次重复区域,是一个尚未研究的植物特异蛋白,被命名为ZOP1。该研究表明,ZOP1参与了RNA介导的DNA甲基化途径。在zop1突变体中,不仅RdDM途径中的RNA聚合酶IV产生的一些小RNA的累积水平受到了影响,而且基因组上很多RdDM靶向位点的DNA甲基化和转录水平的基因沉默也受到了受到了影响。进一步研究发现,RdDM途径中的典型组分的突变(nrpd1、nrpe1或ago4)与zop1突变在某些基因组位点对基因沉默的影响有加性效应,这表明ZOP1对基因沉默的作用并不完全依赖RdDM途径,它还可以顺利获得不依赖RdDM的途径对基因沉默产生作用。
该研究发现,在zop1突变体中,数百个基因的购宝钱包 前体的正常剪接受到了影响,而且ZOP1蛋白可以和很多典型的负责剪接的蛋白相互作用,是一个负责购宝钱包 前体剪接的剪接因子。免疫荧光定位结果表明,ZOP1与负责snRNPs组装的细胞核中的Cajal body 有共定位,这进一步证明ZOP1是一个购宝钱包 前体的剪接因子。以前的研究表明,RdDM途径中的重要蛋白AGO4、RDR2和DCL3也与Cajal body有共定位,这揭示ZOP1在Cajal body的定位与它在RdDM途径中的功能是相关的。在Cajal body以外,ZOP1还可以与RdDM中的重要组分NRPE1和DRM2部分共定位。这些结果有助于揭示ZOP1在RdDM途径中的具体作用机制。作者进一步利用多个其它剪接相关的突变体进行研究,结果表明,在这些突变体中,RdDM和转录水平的基因沉默都收到了影响。这些研究结果表明,植物体中的购宝钱包 前体剪接机器在RNA介导DNA甲基化和转录水平的基因沉默过程中发挥了重要作用,有助于揭示真核生物中购宝钱包 前体剪接机器参与染色质修饰的机制。
北京科学生命购宝钱包 何新建实验室的博士后张翠军、刘军和实验员周进兴是论文的共同第一作者。