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清华大学生命科学学院戚益军研究组在《植物细胞》期刊(The Plant Cell)发表论文报道拟南芥MINIYO(IYO)和QUATRE-QUART 2(QQT2)在RNA聚合酶Pol II, Pol IV和Pol V的组装过程中的重要作用

2018年1月21日,清华大学生命科学学院和植物生物学研究中心戚益军研究组在《The Plant Cell》杂志在线发表题为《拟南芥MINIYO和QUATRE-QUART 2在RNA聚合酶Pol II, Pol IV和Pol V的组装中的作用》(A Role for MINIYO and QUATRE-QUART 2 in the Assembly of RNA Polymerases II, IV and V in Arabidopsis)的研究论文,报道了拟南芥IYO和QQT2在RNA聚合酶Pol II, Pol IV和Pol V组装中的作用机制。

DNA甲基化是一种重要的表观遗传学修饰。在植物中,DNA甲基化发生于CG,CHG和CHH序列。DNA甲基化在这些序列的建立都依赖于一条RNA介导的DNA甲基化(RNA-directed DNA methylation,RdDM)途径。RNA聚合酶Pol IV和Pol V在RdDM途径中分别负责产生小干扰RNA(small interfering RNAs,siRNAs)和长非编码RNA(Long Intergenic Noncoding RNAs, IGN RNAs)。siRNA和AGO4结合并与IGN RNA互补配对,招募甲基转移酶DRM2(Domain Rearranged Methyltransferase 2)至靶标位点建立DNA甲基化。Pol IV和Pol V由Pol II进化而来,Pol IV和Pol V的亚基数目及构成与Pol II类似。人和酵母中Pol II的组装起始于RPB3/RPB11二聚体的形成,RPB10 and RPB12结合RPB3/RPB11二聚体形成RPB3组件,之后RPB2和RPB1组件形成,这三个组件在细胞质中结合形成全酶,最后被运入细胞核。植物中Pol II, Pol IV和Pol V的组装机制尚不清楚。

戚益军课题组通过正向遗传学筛选,获得了IYOQQT2NUCLEAR RNA POLYMERASE B11/D11/E11(NRPB/D/E11)的突变体。在这三个突变体中,siRNA,IGN RNA和DNA甲基化水平均有显著下降。通过免疫共沉淀和定量质谱实验发现,在iyoqqt2突变体中,Pol V不能有效组装。进一步研究发现,IYO和QQT2与NRPE3组件互作并在NRPE3组件形成之后发挥功能,它们很可能起到连接NRPE3和NRPE2组件的作用。该研究还发现IYO和QQT2直接结合,并在与NRPE3组件互作时相互依赖对方。最后,该研究发现IYO和QQT2在Pol II和Pol IV的组装中也起重要作用。该研究首次报道了两个参与植物RNA聚合酶Pol II, Pol IV和Pol V组装的新因子,并揭示了Pol II, Pol IV和Pol V的组装机制。

清华大学生命科学学院博士李瑶曦、袁宇翔和博士后方晓峰为本文共同第一作者,戚益军为通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金委和清华-北大生命科学联合中心资助。

文章链接:

http://www.plantcell.org/content/early/2018/01/18/tpc.17.00380

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