中科院上海植物逆境中心朱健康院士揭示分子伴侣复合物在植物DNA甲基化区域表观沉默新机制学术资讯

DNA 甲基化一般特指对胞嘧啶 5 位碳的甲基化 (5-methylcytosine)，是存在于植物和动物中一种高度保守的表观遗传修饰，在异染色质形成、转座子沉默、维持基因组稳定性、调节基因转录和动植物发育等方面起重要作用。热休克蛋白 Heat Shock Proteins (HSPs) 是广泛存在于生物体内的一类热应激蛋白质，当受到外界环境刺激时显著表达，其主要参与协助底物蛋白的正确折叠和预防不可逆的蛋白质堆积等功能。DNA 甲基化与真核细胞的基因和转座子的转录抑制有关，但甲基化区域基因沉默现象如何被调控尚不完全清楚，本文首次通过正向遗传学分析提出了热休克蛋白复合物参与植物基因转录沉默的调控机制。

近日，JIPB在线发表了中科院分子植物科学卓越创新中心上海植物逆境生物学研究中心朱健康课题组题为“Genetic Analysis Implicates A Molecular Chaperone Complex in Regulating Epigenetic Silencing of Methylated Genomic Regions”（https://doi.org/10.1111/jipb.13155）的研究论文。该研究首次通过正向遗传学实验发现热休克蛋白Hsp20，Hsp40和Hsp70可形成分子伴侣复合物参与植物表观遗传调控的机制。

该研究中，作者通过正向遗传学方法，筛选并鉴定到一个Hsp20 家族蛋白RDS1（rdm1-1 抑制因子）。在rdm1-1突变体的背景下，RDS1功能缺失突变能够部分恢复报告基因35S::NPTII的表达并提高卡那霉素抗性，但并不改变转基因35S启动子区域的甲基化状态。研究结果表明，RDS1能够与Hsp20家族同一分枝的RDS2和IDM3，以及Hsp40（SDJ4）和Hsp70（HSP70A， HSP70B，HSP70C）家族中的成员相互作用，可能形成一个蛋白复合体-分子伴侣复合物（MCC）。该复合物能够被甲基-CpG结合蛋白MBD5和MBD6招募到某些甲基化区域，从而调节这些区域的沉默状态。另外，作者发现在野生型背景下，RDS1能够促进转基因NPTII的表达，这种在不同背景下的差异表现，可能是由于去甲基化酶ROS1的表达不同，或者不同的Hsp40（SDJ2）被招募形成了功能不同的蛋白复合体。综上，该研究揭示了热休克蛋白在表观遗传沉默上的作用，为进一步揭示DNA甲基化区域基因沉默的下游调控机制提供新的思路。

本文的第一作者是植物逆境生物学中心的冯争艳博士和西北农林科技大学园艺学院战祥强教授，朱健康院士为通讯作者。该研究得到了中国科学院和陕西省重点研发项目的资助。

来源：植物科学最前沿

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