上海植物逆境研究中心在植物DNA去甲基化調控研究進展

發布時間：2012-06-15 11:33 原文鏈接：上海植物逆境研究中心在植物DNA去甲基化調控研究進展

　　6月15日，國際權威學術期刊Science在線發表了中科院上海植物逆境生物學研究中心、中科院上海生命科學研究院植物生理生態所朱健康課題組的研究論文A Histone Acetyltransferase Regulates Active DNA Demethylation in Arabidopsis。該研究揭示了編碼一個組蛋白的乙酰化酶IDM1在植物去甲基化作用機制中的重要作用，是近年來表觀遺傳領域的一項重大突破。

　　DNA甲基化修飾是一種重要的表觀遺傳學標志，在基因表達、細胞分化和生長發育過程中均發揮著重要的調節作用，同時也是植物逆境響應的重要機制。DNA甲基化的水平主要有甲基化和去甲基化這兩個方向來協同調控，目前在植物中對甲基化途經的研究已經比較清楚，但是對DNA去甲基化的調控機制仍然不是很明確。2002年，朱健康研究組通過遺傳學的方法第一個克隆了植物體內的去甲基化酶ROS1，并提出在植物中DNA去甲基化是通過ROS1家族介導的堿基切除修復機制來實現的(Gong et al., Cell, 111: 803-814, 2002)。后續的研究證明，DNA磷酸酶ZDP能和ROS1相互作用，并影響其中一部分ROS1調控位點的甲基化水平(Martínez-Macías &Qian et al., Molecular Cell, 45: 357-370, 2012)。但是通過對ros1功能缺失突變體的研究發現，ROS1只調控某些特殊位點的甲基化水平，而對全基因組的甲基化水平影響不大。所以，ROS1如何調控成為去甲基化領域一個很重要的問題。

　　該研究通過ros1突變體全基因組甲基化的分析和CHOP PCR分子標記的應用建立起一種新的突變體篩選方法，研究發現一個組蛋白的乙酰化酶IDM1對調控ROS1的去甲基化具有重要作用。IDM1是一個編碼多個功能域的酶。這個蛋白能識別多個表觀遺傳學的標志，包括組蛋白的甲基化以及DNA的甲基化等，同時能對相應位點的組蛋白進行乙酰化，從而改變這個特定的區域的染色體的結構。ROS1本身或相互作用的蛋白就能夠識別這種染色體結構的改變，接著對這個區域的DNA進行去甲基化。研究還表明，很多ROS1的靶位點基因的表達也受去甲基化途經的調控。

　　這一研究工作填補了植物去甲基化調控機制的一個重要空白，為進一步研究ROS1在植物生長發育及對環境響應過程中的作用奠定了基礎。

　　文章的通訊作者是美國科學院院士朱健康教授，為世界著名的植物生物學家、植物抗逆分子生物學領軍人物，在逆境、表觀遺傳學領域做出了卓越的貢獻。2011年入選中央“千人計劃”頂尖人才并回國籌建“中科院上海植物逆境生物學研究中心”。中心的成立得到了中國科學院、上海市和相關部委的大力支持，上海生科院以及植物生理生態研究所更是在實驗空間，公共平臺、人才引進等方面給予了全力保障，使得朱健康教授研究團隊能在短時間內籌建好實驗室和開展工作。