分子植物卓越中心揭示新的RdDM通路的分子機制

　　DNA甲基化是一種保守的表觀遺傳修飾，對基因表達和基因組穩定性具有重要意義。RNA介導的DNA甲基化（植物RdDM途徑）是植物小RNA參與表觀調控的重要方式，其需要兩個植物特有的RNA聚合酶——Pol IV（大亞基NRPD1為催化核心）和Pol V（大亞基NRPE1為催化核心）以及大量的輔助蛋白。RdDM可以在轉錄水平抑制轉座子和基因，并參與植物生物和非生物脅迫、植株再生、植物生長和果實成熟發育等生物學調控過程。

　　該研究中，研究人員通過全基因組甲基化測序以及差異甲基化區域（DMRs）分析發現，開花調控基因FVE能夠影響部分RdDM通路調控位點的DNA甲基化水平。siRNA測序以及差異表達區域的分析說明FVE參與RdDM通路siRNA的調控，尤其是下游siRNA的累積。qRT-PCR實驗分析說明FVE影響Pol V轉錄本的轉錄水平。此外，FVE調節DNA甲基化水平的變化伴隨著相同趨勢的siRNA水平的變化。染色體免疫沉淀測序試驗（ChIP-seq）進一步說明了FVE傾向于結合RdDM通路下游調控位點，進而調節DNA甲基化。

　　雖然學界在RdDM途徑和組蛋白修飾之間相互關系研究方面已取得深入進展，但現有的分子機制并不能完全闡述組蛋白修飾和RdDM作用位點的調控關系。中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員郎曌博課題組和南方科技大學杜嘉木研究組合作，通過正向遺傳學篩選到了參與基因沉默的突變體，通過克隆發現是具有Tudor domain的基因RDM15功能缺失造成的。通過甲基化測序和DMR的分析發現，RDM15影響的甲基化位點是RdDM作用位點。該研究發現了一個新的H3K4me1識別蛋白RDM15，其通過招募Pol V來參與RNA介導的DNA甲基化過程的新機制。

　　通過FVE的免疫沉淀和質譜聯用（IP-MS）IP-MS實驗分析，研究人員發現FVE與RDM15蛋白能夠相互作用，通過酵母雙雜交實驗（Y2H）和Split-LUC實驗進一步確認了二者的互作關系。利用RDM15的全基因甲基化數據以及DMR分析，證明FVE和RDM15共同調節部分RdDM位點的DNA甲基化水平。FVE與RDM15的研究分析進一步確認了FVE參與RdDM通路下游功能調節的分子機制。

　　以上研究成果分別以MSI4/FVE is required for accumulation of 24-nt siRNAs and DNA methylation at a subset of target regions of RNA-directed DNA methylation和A histone H3K4me1-specific binding protein is required for siRNA accumulation and DNA methylation at a subset of loci targeted by RNA-directed DNA methylation為題，在線發表在The Plant Journal和Nature Communications上。

　　研究工作獲得中科院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金等的資助。

　　FVE與RDM15相互作用作用，調節RdDM通路相關位點的DNA甲基化和siRNA累積。FVE的DMR（A）、siRNA差異表達區域（B）以及染色質上結合位點（C）的分析實驗，證實FVE參與RdDM通路下游調控位點的DNA甲基化和24-nt siRNA累積水平。Split-LUC等實驗分析結果（D）驗證FVE與RDM15相互作用，FVE與RDM15的DMR區域有很高的重疊（E），IGV示例（F）說明二者共同調節RdDM相關位點的DNA甲基化