中科院遗传所曹晓风研究组发现DNA甲基化抑制REF6与靶基因位点的结合

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  来源:PlantReports公众号,略有改动

  2011年,中科院遗传与发育生物学研究所曹晓风研究组在Nature Genetics发表了题为Arabidopsis REF6 is a histone H3 lysine 27 demethylase 的论文,在植物中首次报道了H3K27me3去甲基化酶REF6/JMJ12(RELATIVE OF EARLY FLOWERING 6);REF6可以特异性的去除H3K27me3/me2甲基化修饰,从而调控拟南芥基因组中众多基因的H3K27me3水平(doi: 10.1038/ng.854)。

  在随后的研究中,曹晓风研究组发现,REF6蛋白C端的串联锌指结构域(ZnF, zinc-finger domains)是其发挥功能所必须的。缺失串联锌指结构域后,REF6蛋白仍有H3K27me3去甲基化的酶活性,但不能找到其靶基因位点。进一步研究发现,REF6可以通过自身的串联锌指结构域识别特异DNA基序CTCTGYTY,从而实现位点特异性的H3K27me3去甲基化(图1)。该研究成果以REF6 recognizes a specific DNA sequence to demethylate H3K27me3 and regulate organ boundary formation in Arabidopsis为题于2016年发表在Nature Genetics上(doi:10.1038/ng.3556)。在该研究中,曹晓风研究组还发现REF6更倾向于结合在CTCTGYTY基序密集而且染色质处于活跃状态的区域,然而在当时这其中的机制尚不清楚。

  

  图1. REF6通过ZnF结构域识别CTCTGYTY序列

  曹晓风研究组近期的研究解决了这一问题。最新的研究发现,REF6优先结合低甲基化的CTCTGYTY基序,并且CHG甲基化降低REF6结合DNA的亲和力。同时,结构生物学分析发现,5-甲基胞嘧啶不利于REF6与靶基因的结合,降低了REF6结合能力。在非CG甲基化显着减少的drm1 drm2 cmt2 cmt3(ddcc)四重突变体中,REF6可以结合一些新的靶基因位点,其大多数位于常染色质区域中的短TE中或与之相邻。

  

  图2. DNA甲基化阻止REF6结合CTCTGYTY序列

  因此,这项最新的研究揭示了REF6的靶向机制;DNA甲基化是影响REF6与靶基因位点结合的一个重要因素(图2)。

  这项最新的研究成果于5月2日以DNA methylation repels targeting of Arabidopsis REF6为题发表在Nature Communications杂志上。

  www.nature.com/articles/s41467-019-10026-1

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