SSN1000-3061CN11-1998/Q生物工程学报 Chin J Biotech , O RNA methylation HIstone methylation 24-nt dsRNa RDR6 RDR2 ND2-IDP DRMZ SSRNA NAPOL PerV POL入 SWUSNE POL I-dependent siRNA POL IV-dependent siRNA POL V-mediated de novo Chromain alterations enesIs biogenesis methylation 图1植物中RNA介导的DNA甲基化途径的模型 Fig 1 RNA-directed DNA methy lation pathway model in plants. CHG甲基化的维持主要由DNA甲基转移酶CMT31.3去甲基化 ( Chromomethylase3)催化,一定程度上也由 DNA甲基化是一种可逆的表观遗传修饰。植 CMT2催化P10。此外,当主要负责维持CHG甲物基因组发生去甲基化作用可以激活处于沉默状 基化的CMT3和主要负责H3K9二甲基化作用的态的基因。DNA去甲基化分为被动和主动两种去 SUVH4(又称KYP,组蛋白甲基转移酶)丢失时会甲基化方式。DNA被动去甲基化依赖于DNA的 导致DNA甲基化水平显著下降。然而CMT3和半保留复制,是当DNA甲基化转移酶的活性受 SUVH4两种蛋白是如何相互作用来维持CHG位点到抑制或浓度偏低时,原有的甲基化胞嘧啶被未 甲基化的分子机理目前还不清楚。研究发现DRM2甲基化胞嘧啶代替,DNA甲基化水平降低的过 和CMT2维持CHH甲基化,DRM2通过RdDM途程。主动去甲基化是由DNA糖基化酶/裂解酶参 径维持RdDM靶区域的CHH甲基化,这些区域优与的特殊酶促反应,植物基因组上的5mC可以由 先位于在进化上较新的转座子、短转座子以及常染DNA糖基化酶/裂解酶ROS1家族蛋白介导切除, 色体臂中的其他重复序列和异染色质中长转座子之后再由碱基修复机制合成非甲基化胞嘧啶,从 的边缘凹2。相反,CMI2则催化含有组蛋白H1的而造成基因组的DNA去甲基化。为了鉴定新 异染色质的CHH甲基化。也有研究表明,不对称的DNA去甲基化因子,Nie等通过正向遗传筛 甲基化的维持也可能受MET1和CMT3的影响,因选体系鉴定到染色质重塑SWRl复合体中的两个 为METl维持的甲基化被SUVH2和SUVH9识别组分蛋白ARP6和PIE1,以及一些已知的DNA 后会在RdDM位点募集POLV3,而CMT3维去甲基化因子,如ROS1、IDM1和MBD7。研究 持的CHG甲基化增加H3K9me2水平,促进CMT2结果表明,由IDM1建立的乙酰化组蛋白标记可 催化的非CG甲基化0o。 以被含 bromo结构域的蛋白NPXl和 ATMBD http://jourmals.im.ac.cn/cjbenISSN 1000-3061 CN 11-1998/Q 生物工程学报 Chin J Biotech http://journals.im.ac.cn/cjbcn 840 图 1 植物中 RNA 介导的 DNA 甲基化途径的模型 Fig. 1 RNA-directed DNA methylation pathway model in plants. CHG 甲基化的维持主要由 DNA 甲基转移酶 CMT3 (Chromomethylase 3) 催化，一定程度上也由 CMT2 催化[9-10]。此外，当主要负责维持 CHG 甲 基化的 CMT3 和主要负责 H3K9 二甲基化作用的 SUVH4 (又称 KYP，组蛋白甲基转移酶) 丢失时会 导致 DNA 甲基化水平显著下降[11]。然而 CMT3 和 SUVH4 两种蛋白是如何相互作用来维持 CHG 位点 甲基化的分子机理目前还不清楚。研究发现 DRM2 和 CMT2 维持 CHH 甲基化，DRM2 通过 RdDM 途 径维持 RdDM 靶区域的 CHH 甲基化，这些区域优 先位于在进化上较新的转座子、短转座子以及常染 色体臂中的其他重复序列和异染色质中长转座子 的边缘[12]。相反，CMT2 则催化含有组蛋白 H1 的 异染色质的 CHH 甲基化。也有研究表明，不对称 甲基化的维持也可能受 MET1 和 CMT3 的影响，因 为 MET1 维持的甲基化被 SUVH2 和 SUVH9 识别 后会在 RdDM 位点募集 POL Ⅴ[13]，而 CMT3 维 持的 CHG 甲基化增加 H3K9me2 水平，促进 CMT2 催化的非 CG 甲基化[10]。 1.3 去甲基化 DNA 甲基化是一种可逆的表观遗传修饰。植 物基因组发生去甲基化作用可以激活处于沉默状 态的基因。DNA 去甲基化分为被动和主动两种去 甲基化方式。DNA 被动去甲基化依赖于 DNA 的 半保留复制，是当 DNA 甲基化转移酶的活性受 到抑制或浓度偏低时，原有的甲基化胞嘧啶被未 甲基化胞嘧啶代替，DNA 甲基化水平降低的过 程。主动去甲基化是由 DNA 糖基化酶/裂解酶参 与的特殊酶促反应，植物基因组上的 5mC 可以由 DNA 糖基化酶/裂解酶 ROS1 家族蛋白介导切除， 之后再由碱基修复机制合成非甲基化胞嘧啶，从 而造成基因组的 DNA 去甲基化[14]。为了鉴定新 的 DNA 去甲基化因子，Nie 等[15]通过正向遗传筛 选体系鉴定到染色质重塑 SWR1 复合体中的两个 组分蛋白 ARP6 和 PIE1，以及一些已知的 DNA 去甲基化因子，如 ROS1、IDM1 和 MBD7。研究 结果表明，由 IDM1 建立的乙酰化组蛋白标记可 以被含 bromo 结构域的蛋白 NPX1 和 ATMBD9