DNA 甲基化与真核基因和转座子的转录抑制有关，但基因沉默的下游机制在很大程度上是未知的。此外，DNA 甲基化通常会抑制转录，但在某些情况下，它也与转录激活有关，其分子机制仍然也不太清楚。来自美国加州大学洛杉矶分校Steven E. Jacobsen课题组在2018年和2021年连续发表了两篇Science文章，揭示了植物DNA甲基化促进/抑制基因表达的分子机制，为理解DNA甲基化在生长发育中的作用机制提供了新的思路。具体如下：
1.2018年12月7日，Science发表了来自美国科学院院士Steven E. Jacobsen及Falk Butter合作题为“A DNA methylation reader complex that enhances gene transcription”的研究论文，该论文在拟南芥中鉴定了一种抗沉默蛋白质复合物，其能特异性地增强已经轻度转录的基因转录，但对转录沉默基因（例如转座因子）则没有影响。因此，该复合物抵消了由邻近基因中的转座子插入引起的抑制效应，同时使转座子保持沉默。
该研究使用比较相互作用组学，鉴定到拟南芥中一些与甲基化 DNA 相互作用的蛋白质。其中发现两个SU(VAR)3-9同系物转录抗沉默因子 SUVH1 和 SUVH3是DNA甲基识别蛋白候选者之一。研究表明SUVH1 和 SUVH3 在体外结合甲基化 DNA，在体内与常染色质甲基化相关，并与两个含有 DNAJ 结构域的同源物 DNAJ1 和 DNAJ2 形成复合物。此外，DNAJ1 的异位募集增强了植物、酵母和哺乳动物中的基因转录。因此，SUVH 蛋白与甲基化 DNA 结合并募集 DNAJ 蛋白以增强近端基因表达，从而抵消基因附近转座子插入的抑制作用。
2. 2021年6月5日，Science杂志在线发表了来自美国加州大学洛杉矶分校Steven E. Jacobsen课题组题为“MBD5 and MBD6 couple DNA methylation to gene silencing through the J-domain protein SILENZIO”的研究论文。该研究在拟南芥中鉴定了一种沉默蛋白质复合物，该复合体中的MBD5 和 MBD6 蛋白结合DNA甲基化后，通过招募 J 域蛋白 SILENZIO 抑制基因沉默。
该研究首先发现拟南芥两个甲基-CpG 结合域蛋白 MBD5 和 MBD6，通过识别 CG 甲基化被招募到染色质，并在不影响 DNA 甲基化水平的情况下，功能冗余的抑制基因和转座子的转录。进一步发现MBD5 和 MBD6蛋白招募了一种含 J 结构域蛋白 SILENZIO，该蛋白被证明是转录抑制因子。此外，该研究进一步发现J 域蛋白通常作为 HSP70 的共同伴侣分子。而 SILENZIO 的保守 J 域基序是其与 HSP70 相互作用及其沉默功能所必需的。综上所述，该研究确定了一种将 DNA 甲基化与 CG 甲基化标记的位点沉默联系起来的途径。
论文链接：
https://science.sciencemag.org/content/early/2021/06/02/science.abg6130
https://science.sciencemag.org/content/362/6419/1182
文章来源“iPlants”公众号
本文版权归原作者所有，文章内容不代表平台观点或立场。如有关于文章内容、版权或其他问题请与我方联系，我方将在核实情况后对相关内容做删除或保留处理！