Cell:siRNA介導DNA甲基化調控研究

2021-01-08 生物谷

專題:Cell專題

在基因組中除了DNA和RNA序列以外,還有許多調控基因的信息,它們雖然本身不改變基因的序列,但是可以通過基因修飾,蛋白質與蛋白質、DNA和其它分子的相互作用,而影響和調節遺傳的基因的功能和特性,並且通過細胞分裂和增殖周期影響遺傳,這就是表觀遺傳學(epigenetics)。

在表觀遺傳學研究中,小分子RNAs(Short interfering RNAs,siRNAs)可以引導DNA甲基化,以及異染色質組蛋白修飾,導致序列特異性轉錄基因沉默。這一路徑稱為RNA介導的DNA甲基化路徑(RNA-directed DNA methylation,簡稱RdDM)。

在本研究中,研究人員鑑定了一個RdDM的效應器(RdDM effector),KTF1。KTF1發生功能性喪失的突變會導致DNA甲基化程度變小,並釋放出沉默RdDM轉座子的siRNA,促進沉默RdDM路徑。KTF1與轉錄延伸因子(transcription elongation factor)SPT5相似,其C端富含GWWG重複序列。

KTF1與ARGONAUTE4(AGO4)一起定位在核心位置,並與AGO4和RNA轉錄因子結合。

研究結果表明,KTF1是一個銜接蛋白,它同時連結AGO4和Pol V產生的轉錄因子網路,AGO4結合到siRNA,以上的分子結合在一起形成RdDM效應複合物。這種複合效應器的特徵是具有雙重的結合作用,同時結合AGO4和轉錄因子。(生物谷Bioon.com)

生物谷推薦原始出處:

Cell, Volume 137,1 May 2009 doi:10.1016/j.cell.2009.04.028

An Effector of RNA-Directed DNA Methylation in Arabidopsis Is an ARGONAUTE 4- and RNA-Binding Protein

Xin-Jian He1,6,Yi-Feng Hsu1,3,6,Shihua Zhu1,4,Andrzej T. Wierzbicki5,Olga Pontes5,Craig S. Pikaard5,Hai-Liang Liu1,Co-Shine Wang3,Hailing Jin2andJian-Kang Zhu1,,

1 Institute for Integrative Genome Biology and Department of Botany and Plant Sciences, University of California, Riverside, Riverside, CA 92521, USA
2 Institute for Integrative Genome Biology and Department of Plant Pathology, University of California, Riverside, Riverside, CA 92521, USA
3 Graduate Institute of Biotechnology, National Chung Hsing University, Taichung 40227, Taiwan
4 College of Science and Technology, Ningbo University, Ningbo 315211, China
5 Biology Department, Washington University, Campus Box 1137, One Brookings Drive, St. Louis, MO 63130, USA
6 These authors contributed equally to this work

DNA methylation is a conserved epigenetic mark inplants and mammals. In Arabidopsis, DNA methylation can be triggered by small interfering RNAs (siRNAs) through an RNA-directed DNA methylation (RdDM) pathway. Here, we report the identification of an RdDM effector, KTF1. Loss-of-function mutations in KTF1 reduce DNA methylation and release the silencing of RdDM target loci without abolishing the siRNA triggers. KTF1 has similarity to the transcription elongation factor SPT5 and contains a C-terminal extension rich in GW/WG repeats. KTF1 colocalizes with ARGONAUTE 4 (AGO4) in punctate nuclear foci and binds AGO4 and RNA transcripts. Our results suggest KTF1 as an adaptor protein that binds scaffold transcripts generated by Pol V and recruits AGO4 and AGO4-bound siRNAs to form an RdDM effector complex. The dual interaction of an effector protein with AGO and small RNA target transcripts may bea general feature of RNA-silencing effector complexes.

相關焦點

  • 研究發現RNA介導DNA甲基化參與調控草莓成熟
    Downregulation of RdDM during strawberry fruit ripening 的研究論文,該研究揭示了RNA介導DNA甲基化通路在草莓果實成熟過程中的調控作用。DNA胞嘧啶的甲基化修飾(Methyl-cytosine)是真核生物中非常保守的表觀遺傳修飾,它參與調控基因表達、病原菌免疫、基因印記等多種生物學過程。最近研究表明DNA甲基化參與調控番茄果實的成熟。肉質果實按照其成熟過程是否發生呼吸躍變分為呼吸躍變型果實(如番茄)和非呼吸躍變型果實(如草莓)。
  • Mol Cell:戚益軍等擬南芥RNA介導DNA甲基化通路研究獲進展
    ARGONAUTE4/siRNA Complexes,」,文章中,研究者報導了擬南芥RNA介導DNA甲基化(RdDM)通路中,ARGONAUTE4/siRNA複合體在細胞質內組裝和選擇性進入細胞核的分子機制。
  • Stem Cell Rep:抑制DNA甲基化調控因子 讓iPSC更像ESC
    2016年7月7日訊 /生物谷BIOON/ --本文亮點:抑制miR-29a家族表達能夠提高體細胞重編程效率DNA去甲基化是抑制miR-29a表達之後誘導產生的主要變化CpG島周圍的甲基化受到miR-29a家族的高度調控抑制miR-29a家族表達後獲得的誘導多能幹細胞在表觀遺傳水平上與胚胎幹細胞非常接近
  • 研究揭示RdDM介導的DNA甲基化與雜種優勢無關
    該研究以模式植物擬南芥為研究材料,發現了RdDM 路徑在F1雜交一代的DNA 甲基化相互作用中起到關鍵作用,並首次明晰該途徑所產生的DNA甲基化並不是調控雜種優勢形成的主要表觀遺傳因子。 雜種優勢是一種普遍而重要的生物學現象,指遺傳結構不同的兩個群體雜交所產生的子代在生長勢、生活力、繁殖力、適應性以及產量、品質等性狀方面超過雙親的現象,已被廣泛應用到作物育種中。
  • 研究揭示染色質重塑因子PKL在RNA介導的DNA甲基化中的功能
    該研究揭示了染色質重塑因子PKL在RNA介導的DNA甲基化過程中的重要調控作用。在植物中,RNA介導的DNA甲基化(RdDM)是一種重要的建立全新DNA甲基化式樣和轉錄基因沉默的機制,通過小幹擾RNA(siRNA)與支架RNA(scaffold RNA)的鹼基配對引導DNA甲基轉移酶到特定的位點進行全新DNA甲基化。
  • Nature:甲基化對基因表達調控研究
    專題:Nature報導09年2月4日在線版的Nature發表了北卡羅萊納大學醫學院生物化學與生物物理學系教授,霍華德·休斯醫學研究院(HHMI)研究員張毅教授的一項研究成果:Role of Jhdm2a in regulating metabolic gene expression and
  • Tet雙加氧酶介導的DNA氧化去甲基化
    在哺乳動物中,DNA甲基化主要以5mC(胞嘧啶第5位碳原子的甲基化)的形式存在於CpG雙核苷酸位點。5mC廣泛分布於轉座子以及重複序列中,幫助維持基因組的穩定性。同時5mC還參與多種生物學功能,基因調控、遺傳印記、X染色體失活以及胚胎發育等都受到DNA的甲基化調控。DNA甲基化的異常可能會引起癌症等一系列人類疾病。
  • 科學網—朱健康小組植物DNA去甲基化調控研究獲進展
    ,他們研究揭示了編碼一個組蛋白的乙醯化酶IDM1在植物去甲基化作用機制中的重要作用。 DNA甲基化修飾是一種重要的表觀遺傳學標誌,也是植物逆境響應的重要機制。DNA甲基化的水平主要由甲基化和去甲基化這兩個方向來協同調控。目前在植物中對甲基化途徑的研究已經比較清楚,但是對DNA去甲基化的調控機制仍然不很明確。
  • 揭示DNA去甲基化與DNA損傷修復之間的調控作用—新聞—科學網
    中科院昆明動物所
  • 研究揭示基因間甲基化調控機制
    研究揭示基因間甲基化調控機制 作者:小柯機器人 發布時間:2019/9/5 13:59:51 美國哥倫比亞大學Chao Lu、加拿大麥吉爾大學Jacek Majewski和美國洛克菲勒大學C.
  • Science:朱健康等植物DNA去甲基化調控研究獲進展
    DNA甲基化的水平主要有甲基化和去甲基化這兩個方向來協同調控,目前在植物中對甲基化途經的研究已經比較清楚,但是對DNA去甲基化的調控機制仍然不是很明確。2002年,朱健康研究組通過遺傳學的方法第一個克隆了植物體內的去甲基化酶ROS1,並提出在植物中DNA去甲基化是通過ROS1家族介導的鹼基切除修復機制來實現的(Gong et al., Cell, 111: 803-814, 2002)。
  • Genome Biology:染色質重塑因子PKL在RNA介導的DNA甲基化中的功能
    該研究揭示了染色質重塑因子PKL在RNA介導的DNA甲基化過程中的重要調控作用。在植物中,RNA介導的DNA甲基化(RdDM)是一種重要的建立全新DNA甲基化式樣和轉錄基因沉默的機制,通過小幹擾RNA(siRNA)與支架RNA(scaffold RNA)的鹼基配對引導DNA甲基轉移酶到特定的位點進行全新DNA甲基化。
  • 胃癌中微小 RNA 與 DNA 甲基化調控的關係
    與此同時,miRNA也可能通過多種途徑影響DNA甲基化等表觀遺傳調控機制。在一些惡性腫瘤中,啟動子區域的異常甲基化可能導致miRNA表達異常,近年來這方面的研究不斷增加,證明兩者之間存在著複雜的互相調節機制。
  • Cell Stem Cell :發現DNA酶促氧化修飾調控小鼠成體神經元的產生和...
    近期研究發現5mC在體內可以被TET家族蛋白氧化成5-羥甲基化胞嘧啶(5hmC)等形式,而這些氧化修飾在早期胚胎和哺乳動物腦內有較高水平的分布。Tet酶催化的DNA氧化修飾在早期胚胎發育中的功能已有一些報導,但其在神經系統中的功能還鮮為人知。
  • Alpha助力DNA甲基化表型調控新發現
    Nature上一項新的研究揭示了一種跨染色質調節途徑,即NSD1(一種組蛋白甲基轉移酶)介導的H3K36me2是在基因間區域招募DNMT3A和維持DNA甲基化所必需的,並將異常的基因間CpG甲基化與人類腫瘤生長和過度發育相關聯在一起
  • DNA甲基化通路研究獲進展
    該論文報導了擬南芥RNA介導DNA甲基化(RdDM)通路中,ARGONAUTE4/siRNA複合體在細胞質內組裝和選擇性進入細胞核的分子機制。 DNA甲基化作為一種高等生物中保守的表觀遺傳修飾,在維持基因組穩定性,調控基因表達和介導轉基因沉默等生物過程中起著非常重要的作用。RNA介導的DNA甲基化(RdDM)是植物從頭建立DNA甲基化的重要途徑。
  • 張蘅團隊揭示染色質重塑因子PKL在RNA介導的DNA甲基化中的功能
    RNA介導的DNA甲基化在外源基因沉默、維持基因組穩定性、生殖細胞DNA甲基化模式建立等生物學過程中起重要作用,解析其分子機理對於實現特定基因的轉錄沉默或激活具有重要意義。圖位克隆發現這兩個突變體是由於一個重要的發育調控基因PICKLE(PKL)功能缺失造成的。通過全基因組甲基化分析,他們發現PKL可以影響大約一半RdDM位點的正常DNA甲基化,其中上升和下降的位點大致相當。
  • 中藥調控DNA甲基化修飾的研究思路
    因為基因序列上存在各種修飾,比如甲基化、泛素化、乙醯化等等,這些修飾是否被激活對基因表達、細胞功能和形態有很大的影響。其實更通俗的來說就是表觀遺傳決定了我是我,你是你,他是他。好了,咱們就直接步入正題了,先看看這篇文章中都研究了些什麼吧。該文發布於去年。
  • J. immunology:microRNA參與狼瘡低甲基化調控機制
    作為負反饋調節分子在狼瘡關鍵致病通路中起了重要作用後,近日又在國際學術期刊Journal of immunology發表了有關miRNA參與狼瘡T細胞低甲基化調控的最新研究成果。系統性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus, SLE) 發病機理複雜,被認為是自身免疫病的原型,T淋巴細胞異常低甲基化在SLE的發病中起著重要作用。但狼瘡T細胞異常低甲基化的機制尚未闡明。MicroRNA(miRNA)是近年來廣為關注的重要的基因表達調控因子,SLE患者T細胞異常低甲基化可能與某些miRNA異常表達有關。
  • 動物所發現DNA甲基化調控胚胎左右不對稱發育
    動物所發現DNA甲基化調控胚胎左右不對稱發育 來源:中科院動物所   發布者:尹海華   日期:2017-09-13   今日/總瀏覽:1/3197