2012杰青入选者小分子RNA新发现登权威期刊

　　

生物通报道：来自中国农业科学研究院，北京生命科学研究所的研究人员发表了题为“Roles of DICER-LIKE and ARGONAUTE proteins in TAS-derived siRNAs triggered DNA methylation”的文章，发现了一种特殊的小分子：反式作用干扰小RNA（ta-siRNAs）在mRNA和染色质水平上的新作用途径，这将有助于植物小分子RNA功能的深入探索，相关成果公布在Plant Physiology杂志上。

这项研究由北京生命科学研究所戚益军研究组完成，第一作者为中国农业科学研究院武亮博士，戚益军研究员（专访戚益军：只有积累才能使偶然成为可能 ）早年毕业于南京农业大学植物病理学系，之后曾在美国俄亥俄州立大学，以及冷泉港实验室进行博士后研究，其研究组综合遗传学，分子生物学和生物化学的方法，以拟南芥和衣藻为模式生物，研究中RNAi的作用机理和功能，戚益军研究员入选了刚刚公布的2012杰青基金资助申请人名单。

siRNA与miRNA不同，虽然也是一种小RNA分子（21-25核苷酸），但却是是RNAi途径中的中间产物，是RNAi发挥效应所必需的因子。siRNA是由Dicer（RNAase Ⅲ家族中对双链RNA具有特异性的酶）加工而成。SiRNA是siRISC的主要成员，激发与之互补的目标mRNA的沉默。siRNA在RNA沉默通道中起中心作用，是对特定信使RNA（mRNA）进行降解的指导要素。

反式作用干扰小RNA（ta-siRNAs）是一类植物特有的小RNAs，能被miRNAs介导的TAS基因转录剪切诱导产生，之前的研究发现ta-siRNAs是通过一系列活性过程由miRNA所介导产生，而且不产生扩增效应。

在这篇文章中，研究人员在模式植物拟南芥中发现反式作用干扰小RNA生成位点上的一种高胞嘧啶DNA甲基化状态，这个过程包含有RDR6，SGS3，以及PolV的参与。

而且更重要的是，研究人员发现其中DCL1是TAS3位点DNA甲基化唯一需要的一种DCL蛋白，而所有四种DCLs在TAS1位点甲基化处都具有复合功能，这说明了DCL1在TAS基因转录过程中扮演了一种之前未知的角色，并且研究人员还证明了TAS siRNA导向的DNA甲基化需要的是AGO4/6复合物，而不是AGO1.

这些研究发现指出了一种新型的mRNA和染色质水平上的ta-siRNAs途径。

DNA甲基化作为一种高等生物中保守的表观遗传修饰，在维持基因组稳定性，调控基因表达和介导转基因沉默等生物过程中起着非常重要的作用。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。在该通路中， siRNA从转座子等重复DNA序列区域产生（这些siRNA被称为heterochromatic siRNA, hc-siRNA），并与ARGONAUTE4（AGO4）蛋白结合形成效应复合体。

AGO4/siRNA复合体可进一步招募DNA甲基转移酶DRM2等组分，特异性地识别同源DNA序列并介导甲基化修饰。由于hc-siRNA的产生和最终功能行使都在细胞核中进行，之前人们普遍认为RdDM通路是一个完全发生在细胞核中的过程。

之前戚益军研究组就曾发表文章，揭示了RdDM通路中AGO4/siRNA效应复合体在细胞质内组装的重要步骤，推翻了以前人们认为的RdDM通路完全在细胞核内进行的成见。研究表明，细胞选择性地转运成熟的AGO4/siRNA复合体进入细胞核，很可能是RdDM通路进入效应阶段之前的一个关键调控点。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Roles of DICER-LIKE and ARGONAUTE proteins in TAS-derived siRNAs triggered DNA methylation.

Trans-acting siRNAs (ta-siRNAs) emerge as a class of plant-specific small RNAs that are initiated from microRNA (miRNA)–mediated cleavage of TAS gene transcripts. It has been revealed that ta-siRNAs are generated by the sequential activities of SUPPRESSOR OF GENE SILENCING3 (SGS3), RNA-DEPENDENT RNA POLYMERASE6 (RDR6) and DICER-LIKE4 (DCL4), and loaded into ARGONAUTE 1 (AGO1) proteins to posttranscriptionally regulate several target genes by mRNA cleavage in trans. Here, we showed a high cytosine DNA methylation status at ta-siRNA generating loci in Arabidopsis, which is dependent on RDR6, SGS3 and DNA-DIRECTED RNA POLYMERASE V (PolV). Importantly, we found that DCL1 is the only DCL protein that is required for TAS3 loci DNA methylation and all four DCLs exert combinatory functions in the methylation of TAS1 loci, suggesting a previously unknown role for DCL1 in directly processing TAS gene transcripts. Furthermore, we demonstrated that AGO4/6 complexes rather than AGO1 are responsible for TAS siRNA-guided DNA methylation. Based upon these findings, we propose a novel ta-siRNA pathway that acts at mRNA and chromatin level.