English
聯系我們
網站地圖
郵箱
舊版回顧



植物所解析RNA甲基化調控果實成熟的作用機制

文章來源:植物研究所   發布時間:2019-08-12  【字號:     】  

  DNA甲基化(5mC)和RNA甲基化(m6A)是两种重要的核酸修饰,在基因表达调控中发挥重要作用并参与诸多生物学过程。然而,这两种核酸修饰之间是否存在内在关联性却不清楚。近日,中國科學院植物研究所秦国政研究组和田世平研究组合作,揭示了DNA甲基化可通過調節m6A去甲基化酶基因表達的方式影響番茄果實m6A修飾,而m6A去甲基化酶反饋調節DNA甲基化,從而共同調控果實成熟。

  果實成熟是一個非常複雜的過程,受內外因素的影響。解析成熟調控機制,不僅能夠在理論上認知植物發育的重要階段,而且能夠爲改良果實品質、延長貯藏保鮮時間提供依據。果實成熟受精細調控,近期研究顯示,表觀遺傳調控在果實成熟過程中發揮重要作用,大量成熟相關基因的表達與DNA甲基化狀態有關。DNA去甲基化酶基因SlDML2突變將導致基因組尺度的DNA超甲基化並顯著抑制果實成熟。作爲一種保守的表觀遺傳修飾,DNA甲基化主要通過影響基因的轉錄發揮功能。此外,也有報道認爲DNA甲基化可調節mRNA可變剪切,進而在轉錄後水平影響基因表達。但是,DNA甲基化是否影響m6A尚不明晰。

  m6AmRNA上含量最爲豐富的修飾方式,廣泛存在于動物、植物、果蠅、酵母等真核生物。m6A修飾在mRNA代謝過程中發揮多重作用,包括mRNA穩定性、剪切、翻譯效率,以及細胞核輸出等。越來越多的證據表明,m6A修飾影響發育和其他重要的生物學過程,例如癌症幹細胞增值、胚胎和胚胎後發育、生理節律等。與DNA甲基化類似,m6A修飾由甲基轉移酶催化産生並由去甲基化酶去除。目前,關于m6A修飾如何受到調控仍知之甚少。此外,m6A修飾是否參與園藝作物的生理過程也不明確。

  通過比較番茄果實不同成熟階段m6A甲基組(m6A methylome)變化,以及野生型和成熟缺陷突變體Cnr(自發突變;發生基因組尺度DNA超甲基化)果實中m6A甲基組差異,研究人員發現,m6A修飾在果实成熟过程中展现出动态变化趋势,m6A整體水平隨著果實成熟逐漸下降,與DNA甲基化類似;在成熟缺陷突變體Cnr中,伴隨著DNA超甲基化,m6A整體水平也更高。

  研究人員還發現,m6A修飾普遍存在于番茄果實mRNA中,主要發生在終止密碼子附近和3’非翻譯區(3’UTR)。總體而言,m6A修飾與基因轉錄水平呈負相關。果實成熟過程和Cnr突變體中m6A整體水平的變化與m6A去甲基化酶基因SlALKBH2的表達有關;SlALKBH2DNA甲基化調控。m6A去甲基化酶SlALKBH2能夠結合DNA去甲基化酶基因SlDML2mRNA,調節其m6A修飾及穩定性。SlALKBH2基因突變後SlDML2m6A水平升高,mRNA含量降低,果實不能正常成熟。

  總的來說,該研究初步明確了DNA甲基化與RNA甲基化之間存在內在關聯性,揭示了果實成熟調控的新機制,爲闡明成熟調控網絡提供了新思路。鑒于DNA甲基化和RNA甲基化的多重功能,該研究中所呈現的反饋調控機制也適用于其他生物學過程。

  該研究成果86日在線發表于國際學術期刊Genome Biology。秦国政研究组博士研究生周磊磊为論文第一作者,研究员秦国政和田世平为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金委和中科院青年创新促进会的资助。

  文章鏈接

(a) m6A去甲基化酶基因SlALKBH2突變體表型;(b) DNA甲基化和m6A共同調控果實成熟




(責任編輯:葉瑞優)

附件:

專題推荐

相關新聞


© 1996 - 中國科學院 版权所有 京ICP備05002857號  京公網安備110402500047號  聯系我們

地址:北京市三里河路52号 邮编:100864