上海生科院發現植物去甲基化調控的新機制

　　2月12日，國際權威學術期刊《分子細胞》（Molecular Cell）在線發表了中國科學院上海生命科學研究院上海植物逆境生物學研究中心朱健康課題組的研究論文The Methyl-CpG-Binding Protein MBD7 Facilitates Active DNA Demethylation to Limit DNA Hyper-Methylation and Transcriptional Gene Silencing。該研究揭示了甲基化CpG結合蛋白MBD7通過促進DNA主動去甲基化，限制了DNA高度甲基化以及轉錄水平的基因沉默，MBD7和IDM2、IDM3以及IDM1形成抗沉默蛋白復合體，在DNA的主動去甲基化過程中有著重要的作用，是近年來表觀遺傳領域的一項重要突破。

　　DNA甲基化是植物和哺乳動物中最主要的表觀遺傳修飾之一。作為基因組自然發生的共價修飾之一，DNA甲基化是植物和哺乳動物正常生長發育所必需的，它廣泛參與轉錄抑制、轉座子沉默、細胞發育與分化調節、基因組印跡、X染色體失活、重編程等過程。在植物中，DNA主動去甲基化過程是通過ROS1家族介導的堿基切除修復機制來實現的。朱健康研究組以往的研究發現，組蛋白乙酰化酶IDM1能識別多個表觀遺傳學的標志，并對相應位點的組蛋白進行乙酰化，從而改變這個特定區域的染色體的結構，使得ROS1對這個區域的DNA進行去甲基化（Qian et al., Science，2012）。

　　在這項新的研究中，研究人員發現擬南芥MBD7和IDM3是阻止基因表達抑制和DNA高度甲基化的抗沉默因子。MBD7結合到CpG高度甲基化的區域，并與其他的抗沉默因子（包括組蛋白乙酰轉移酶IDM1以及α晶狀體結構域蛋白IDM2和IDM3）形成抗沉默復合體。以往的研究證實，IDM1和IDM2可通過5-甲基胞嘧啶DNA糖基化酶/裂解酶ROS1來促進DNA主動去甲基化（Qian et al., Mol. Cell，2014）。因此，MBD7通過將三個IDM蛋白招募到甲基化DNA上形成復合體，促使DNA去甲基化酶發揮功能，轉而限制了DNA高度甲基化并阻止了轉錄水平的基因沉默。

　　這項研究發現了第一個抗沉默蛋白復合體，進一步解析了植物去甲基化的調控機制。

　　該系列工作得到中科院等的資助。