著名学者朱健康Cell子刊表观遗传研究新文章

　　

生物通报道  来自中国科学院上海生命科学研究院和普渡大学的研究人员证实，甲基化CpG结合蛋白MBD7促进DNA主动去甲基化，限制了DNA高度甲基化以及转录水平的基因沉默。这一重要的研究发现发表在2月12日的《分子细胞》（Molecular cell）杂志上。

任职于中科院上海生命科学研究院和普渡大学的朱健康（Jian-Kang Zhu）教授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，在国内外享有声誉。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：朱健康院士PLOS发表植物学新研究）。

DNA甲基化是在植物和哺乳动物中最主要的表观遗传修饰之一，主要发生在CpG二核苷酸序列，大约70-80%的CpG发生这种甲基化修饰（CpGenome™ Direct Prep Bisulte Modication Kit无需抽提DNA的甲基化检测试剂盒 ）。作为基因组自然发生的共价修饰之一，DNA甲基化是植物和哺乳动物正常生长发育所必需的，它广泛参与转录抑制、转座子沉默、细胞发育与分化调节、基因组印迹、X染色体失活、重编程等过程。

甲基化信号由甲基化结合蛋白来转译，它们能够特异性识别并结合至甲基化位点通过招募辅阻遏复合物例如组蛋白去乙酰化酶（Histone Deacetylase,HDAC）等建立沉默的染色质，从而在DNA甲基化和基因沉默中起桥梁作用。

MBD是一种重要的甲基化结合蛋白。MBD蛋白的功能依赖于它们能够特异性识别并结合甲基化DNA的能力，这些蛋白作为DNA甲基化重要的参与者介导基因转录抑制并参与更高级的染色质结构组装。MBD蛋白抑制基因转录的功能归结于它们与辅阻遏复合物的相互作用，它们募集各类复合物至甲基化位点，从而在DNA甲基化和组蛋白修饰这两种表观遗传学行为中起桥梁作用。

在这篇文章中，研究人员证实拟南芥MBD7和IDM3是阻止基因表达抑制和DNA高度甲基化的抗沉默因子。MBD7优先结合到高度甲基化的CG密集区域，并与其他的抗沉默因子包括组蛋白乙酰转移酶IDM1以及α晶状体结构域蛋白IDM2和IDM3发生物理结合。以往的研究证实，IDM1和IDM2可通过5-甲基胞嘧啶DNA糖基化酶/裂解酶ROS1来促进DNA主动去甲基化。因此，MBD7通过将IDM蛋白招募到甲基化DNA上，促使DNA去甲基化酶发挥功能，转而限制了DNA甲基化并阻止了转录水平的基因沉默。

（生物通：何嫱）

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

生物通推荐原文摘要：

The Methyl-CpG-Binding Protein MBD7 Facilitates Active DNA Demethylation to Limit DNA Hyper-Methylation and Transcriptional Gene Silencing

DNA methylation is a conserved epigenetic mark that plays important roles in plant and vertebrate development, genome stability, and gene regulation. Canonical Methyl-CpG-binding domain (MBD) proteins are important interpreters of DNA methylation that recognize methylated CG sites and recruit chromatin remodelers, histone deacetylases, and histone methyltransferases to repress transcription. Here, we show that Arabidopsis MBD7 and Increased DNA Methylation 3 (IDM3) are anti-silencing factors that prevent gene repression and DNA hypermethylation. MBD7 preferentially binds to highly methylated, CG-dense regions and physically associates with other anti-silencing factors, including the histone acetyltransferase IDM1 and the alpha-crystallin domain proteins IDM2 and IDM3. IDM1 and IDM2 were previously shown to facilitate active DNA demethylation by the 5-methylcytosine DNA glycosylase/lyase ROS1. Thus, MBD7 tethers the IDM proteins to methylated DNA, which enables the function of DNA demethylases that in turn limit DNA methylation and prevent transcriptional gene silencing