朱健康院士Cell Research发布表观遗传新发现

　　

生物通报道  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“****”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（延伸阅读：著名学者朱健康：利用CRISPR-Cas9生成可遗传的基因修饰 ）。

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。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Dicer-independent RNA-directed DNA methylation in Arabidopsis

RNA-directed DNA methylation (RdDM) is an important de novo DNA methylation pathway in plants. Small interfering RNAs (siRNAs) generated by Dicers from RNA polymerase IV (Pol IV) transcripts are thought to guide sequence-specific DNA methylation……

作者简介：

朱健康

顶尖****/研究员，中科院上海植物逆境生物学研究中心主任、研究组长、博士生导师

1983-1987, 中国, 北京农业大学 土壤农业化学 获学士学位；1987-1990, 美国, 加州大学河滨分校 植物学 获硕士学位；1990-1993, 美国, 普度大学 植物生理学 获博士学位；1994.6 美国, 洛克菲勒大学 分子生物学 博士后；1995-1996, 美国, 奥本大学植物与微生物学系 助理教授；1996-1998, 美国, 亚利桑那大学植物科学系 助理教授；1999-2000, 美国, 亚利桑那大学植物科学系 副教授；2000-2003, 美国, 亚利桑那大学植物科学系 教授；2004-2006, 美国, 加州大学河滨分校植物学与植物科学系 特聘教授, 研究所所长；2007-2010, 美国, 加州大学河滨分校植物学与植物科学系 Jane Johnson讲座教授；2009.07-2011.06, 沙特, KAUST大学植物逆境基因组中心 主任；2010-至今, 美国, 普度大学生物化学与园艺及园林系 杰出教授；2011.7-至今，中科院上海生命科学研究院 研究员 顶尖****

研究方向： 1）渗透胁迫的感应和信号传导，2）低温胁迫的感应和信号传导，3）耐盐和耐氧化的机制，4）RNA介导的DNA甲基化，5）DNA去甲基化及其调控

获奖及荣誉： 2011年 入选中央“顶尖****”；2010年 入选美国科学院院士；2008年 被Thomson Reuters 评为1997-2007年度美国引用率最高的植物学科学家；2005年 获普度大学农学杰出校友奖；2004年 美国科学促进会会员；2003年 美国植物生物学家学会Charles Albert Shull奖；2002年 亚利桑那大学农业和生命科学学院年度科学家