朱健康院士CellResearch发布表观遗传新发现

　　来自中国科学院上海植物逆境生物学研究中心、美国普渡大学的研究人员，在拟南芥中揭示出了Dicer非依赖性的RNA介导的DNA甲基化机制（RdDM）。这一重要的研究发现发布在12月8日的《细胞研究》（Cell Research）杂志上。

　　中国科学院上海植物逆境生物学研究中心主任朱健康（Jian-Kang Zhu）是这篇论文的通讯作者。朱教授是植物抗逆生物学领域世界级领军人物之一，其及其领导的实验室在植物抗旱、抗盐与耐低温方面的研究硕果累累，是世界植物学领域发表论文引用率最高的科学家之一。。是首批“千人计划”入选者，现为美国普渡大学生物化学系和园艺及园林系杰出教授，2010年当选为美国国家科学院院士。

　　DNA甲基化作为一种高等生物中古老而保守的表观遗传修饰，参与了许多重要的生物学功能，包括转座子沉默、基因组印记、发育过程中的转录因子调控和环境反应，及跨代表观基因遗传等。RNA介导的DNA甲基化（RdDM）是植物从头建立DNA甲基化的重要途径。

　　在许多的生物中都观察到有非编码RNA介导的转录基因沉默和异染色质形成。人们认为，在所有的情况下，都是由小干扰RNAs (siRNAs)为催化抑制性表观遗传修饰的酶提供了靶向特异性。RdDM代表了植物中一个重要的RNA介导的表观遗传沉默信号通路，有人提出其至少经过了两个连续的步骤：24-nt siRNA生物合成及siRNA引导从头甲基化。

　　在拟南芥关键的RdDM通路中，两种非典型的DNA依赖RNA聚合酶IV和V (Pol IV 和Pol V)分别负责产生24-nt siRNA和长非编码RNAs。Pol IV可产生单链RNA，RNA引导的RNA聚合酶2（RDR2）将它们转化为双链RNA。

　　双链RNA被Dicer样3（DCL3）裂解为24-nt siRNAs，它们被装载到细胞质中的AGO4 (Argonaute 4)，随后运输到细胞核中以装配RdDM效应复合物。Pol V可产生长非编码scaffold RNAs，来招募RdDM效应复合物。Pol IV和Pol V是多亚基RNA聚合酶，NRPD1和NRPE1分别是最大的Pol IV和Pol V亚基。DMS3、DRD1和RDM1形成DDR复合物，是Pol V在染色体上占位所必需的。最后，通过结合AGO4-siRNA 复合物和介导从头DNA甲基化，DRM2被招募到RdDM靶位点。

　　为了更深入地认识RdDM机制，在这篇文章中研究人员对一批拟南芥突变体，包括Pol IV (nrpd1)或Dicer (dcl1/2/3/4)活性缺陷的植物进行了全基因组重亚硫酸盐测序。出乎意料地，他们发现在需要Pol IV和/或Pol V的RdDM靶向位点中，只有16%的完全依赖于Dicer的活性。在其余的Pol IV和/或Pol V依赖性位点DNA甲基化部分或完全不依赖Dicer活性。在Dicer突变植物中DNA甲基化水平与Pol IV依赖性的25-50 nt RNAs累积相关联。

　　这些研究结果表明，植物中的RdDM很大程度上是由从前未知的一类Dicer非依赖性非编码RNA所引导，这类siRNAs是一部分位点维持DNA甲基化的必要条件。