著名学者朱健康发表PNAS表观遗传新文章

　　

生物通报道  来自普渡大学和中国科学院上海生命科学研究院的研究人员，发现了拟南芥中DNA甲基化和主动去甲基之间的调控链环。他们将研究结果发布在3月2日的《美国国家科学院院刊》（PNAS）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：著名学者朱健康Cell子刊表观遗传研究新文章 ）。

DNA甲基化是表观遗传修饰的重要形式之一，是植物中较早发现的DNA共价修饰方式。在植物的正常生长发育中，DNA甲基化与植物基因组维持、体细胞无性系变异、外来基因防御、内源基因的表达、转基因沉默以及基因印迹之间有着极大的关系。

DNA重新甲基化和主动去甲基化在控制植物全基因组DNA甲基化中发挥了重要的作用。在模式植物拟南芥中，DNA甲基化的建立主要依赖于RNA介导的DNA甲基化(RdDM)信号通路。DNA主动去甲基化则是由5-甲基胞嘧啶DNA糖基化酶的ROS1亚家族通过碱基切除修复途径所介导。然而直到现在对于细胞维持DNA甲基化和主动去甲基化活动之间平衡的机制仍知之甚少。

在这篇文章中研究人员报告称，他们在拟南芥DNA去甲基酶REPRESSOR OF SILENCING 1 (ROS1)基因的启动子中发现了一条独特的RdDM靶序列，这一序列发生DNA甲基化是维持拟南芥基因组适当DNA主动去甲基化的必要条件。在遗传筛查细胞抗沉默因子的过程中，他们分离了一些ros1突变等位基因以及许多的RdDM突变型，均显示ROS1基因表达下降，两个报告基因转录沉默。

研究人员发现，在ROS1启动子中有一个helitron转座子（transposon element，TE）负向控制了ROS1的表达，而位于ROS1 5′ UTR和启动子TE区域之间的这一RdDM靶序列发生DNA甲基化则可对抗这一helitron TE对ROS1表达的调控作用。此外，他们发现ROS1也可靶向这一RdDM靶序列，在功能缺失的ros1突变等位基因中DNA去甲基化缺陷可导致这一序列超甲基化，随之引起了ROS1表达增高。

这些研究结果表明，ROS1启动子区域中的这一序列充当DNA甲基化监测序列（MEMS）,感知了DNA的甲基化和主动去甲基化活动。因此，ROS1启动子发挥了甲基化调节装置作用，感知DNA甲基化水平并通过控制ROS1表达调控了DNA甲基化。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Regulatory link between DNA methylation and active demethylation in Arabidopsis

De novo DNA methylation through the RNA-directed DNA methylation (RdDM) pathway and active DNA demethylation play important roles in controlling genome-wide DNA methylation patterns in plants. Little is known about how cells manage the balance between DNA methylation and active demethylation activities. Here, we report the identification of a unique RdDM target sequence, where DNA methylation is required for maintaining proper active DNA demethylation of the Arabidopsis genome. In a genetic screen for cellular antisilencing factors, we isolated several REPRESSOR OF SILENCING 1 (ros1) mutant alleles……

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