分子植物科学卓越创新中心揭示活跃转座子识别及表观沉默机制

科研进展

RESEARCH

2021年3月1日，Nature Plants在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心，中国科学院-英国约翰英纳斯中心植物和微生物科学联合研究中心Jungnam Cho研究组题为“Ribosome stalling and SGS3 phase separation prime the epigenetic silencing of transposons”的研究论文，该研究从一个全新的角度阐述了宿主识别细胞中活跃转座子并诱导其沉默的机制。

转座子（TEs）是基因组中可移动的DNA元件，其移动可导致致命的突变，为了抑制其活性，宿主基因组进化出了利用干扰小RNA（siRNA）触发并维持转座子表观沉默的机制。由RNA聚合酶Pol IV和Pol V介导的DNA甲基化RdDM途径作用于已含有甲基化修饰的转座子，以增强TE的沉默状态。而激活的或未被甲基化修饰的转座子则通过RNA依赖的RNA聚合酶6（RDR6）介导产生21-22 nt的 siRNA，触发RNAi和从头开始的DNA甲基化，这个过程被称为RDR6-RdDM。RDR6-RdDM对于引发活跃转座子的沉默至关重要，但RDR6如何特异识别转座子RNA并选择性加工siRNA未知。之前的研究表明，mRNA的初始切割是RDR6识别的关键先决条件，并且siRNA的产生在细胞空间上局限于RDR6和SGS3共定位的siRNA小体中。该研究证明了植物转座子 RNA由于含有非最优密码子导致翻译过程中出现常见的核糖体停滞，核糖体停滞随后诱发RNA截短并定位到细胞质siRNA小体中。此外，SGS3通过其朊蛋白样结构域在体内外均表现出了相分离现象，显示了液-液相分离在siRNA小体形成中发挥关键作用。

植物转座子 RNA由于含有非最优密码子导致翻译过程中出现常见的核糖体停滞，核糖体停滞诱发RNA截短并由SGS3液-液相分离介导定位至胞质siRNA小体。植物转座子 RNA由于含有非最优密码子导致翻译过程中出现常见的核糖体停滞，核糖体停滞诱发RNA截短并由SGS3液-液相分离介导定位至胞质siRNA小体。

中国科学院分子植物科学卓越创新中心Eunyu Kim副研究员和博士研究生王令、雷震为论文共同第一作者， Jungnam Cho研究员为论文通讯作者。Jungnam Cho研究组的博士研究生李慧和范文文参与了本项目。本项研究得到了中国科学院和国家自然科学基金委员会项目的资助。