Plant Cell：清華大學揭示擬南芥IY0和QQT2在RNA聚合酶組裝中的作用機制
2018年1月21日，清華大學生命科學學院和植物生物學研究中心戚益軍研究組在The Plant Cell雜誌在線發表了題為「A Role for MINIYO and QUATRE-QUART 2 in the Assembly of RNA Polymerases II, IV and V inArabidopsis」的研究論文，報道了擬南芥IY0和QQT2在RNA聚合酶Pol II, Pol IV和Pol V組裝中的作用機制。
DNA甲基化是一種重要的表觀遺傳學修飾。在植物中，DNA甲基化發生於CG，CHG和CHH序列。DNA甲基化在這些序列的建立都依賴於一條RNA介導的DNA甲基化(RNA-directed DNA methylation，RdDM)途徑。RNA聚合酶Pol IV和Pol V在RdDM途徑中分別負責產生小干擾RNA（small interfering RNAs，siRNAs）和長非編碼RNA（Long Intergenic Noncoding RNAs， IGN RNAs）。siRNA和AGO4結合併與IGN RNA互補配對，招募甲基轉移酶DRM2（Domain Rearranged Methyltransferase 2）至靶標位點建立DNA甲基化。Pol IV和Pol V由Pol II進化而來，Pol IV和Pol V的亞基數目及構成與Pol II類似。人和酵母中Pol II的組裝起始於RPB3/RPB11二聚體的形成，RPB10和RPB12結合RPB3/RPB11二聚體形成RPB3組件，之後RPB2和RPB１組件形成，這三個組件在細胞質中結合形成全酶，最後被運入細胞核。植物中Pol II, Pol IV和Pol V的組裝機制尚不清楚。
戚益軍課題組通過正向遺傳學篩選，獲得了IYO，QQT2和NUCLEAR RNA POLYMERASE B11/D11/E11(NRPB/D/E11)的突變體。在這三個突變體中，siRNA，IGN RNA和DNA甲基化水平均有顯著下降。通過免疫共沉澱和定量質譜實驗發現，在iyo和qqt2突變體中，Pol V不能有效組裝。進一步研究發現，IYO和QQT2與NRPE3組件互作並在NRPE3組件形成之後發揮功能，它們很可能起到連接NRPE3和NRPE2組件的作用。該研究還發現IYO和QQT2直接結合，並在與NRPE3組件互作時相互依賴對方。最後，該研究發現IYO和QQT2在Pol II和Pol IV的組裝中也起重要作用。該研究首次報道了兩個參與植物RNA聚合酶Pol II, Pol IV和Pol V組裝的新因子，並揭示了Pol II, Pol IV和Pol V的組裝機制。
A model for the role of IYO and QQT2 in Pol V assembly.
據悉，清華大學生命科學學院博士研究生李瑤曦、袁宇翔和博士後方曉峰為本文共同第一作者，戚益軍為通訊作者。
值得一提的是，戚益軍研究組上個月在Developmental Cell發表論文，報道了AGO1促進基因轉錄的全新功能。「BioArt植物」在第一間對該成果做了報道。相關鏈接：Developmental Cell: 清華大學戚益軍研究組揭示植物中AGO1促進基因轉錄的全新功能
戚益軍簡介：
戚益軍博士現為清華大學生命科學學院和植物生物學研究中心教授。戚益軍教授長期從事小RNA的生物學功能和作用機理研究。戚益軍研究組圍繞植物小RNA的發現、功能和作用機制開展了系統研究，取得的一系列主要原創性成果，包括：1）發現並命名了兩類新型小RNA：參與DNA修復的diRNA和介導靶基因DNA甲基化的lmiRNA；2）闡明了植物小RNA進入AGO蛋白的分揀機制；3）揭示了植物siRNA和miRNA通路中新的重要調控步驟。項目組的研究成果發表在Cell、Molecular Cell、Developmental Cell、Nature Plants、Plant Cell、Genes &Development等期刊上。多項研究成果得到Nature、Cell等國際一流學術期刊的亮點評價，其中報道diRNA的論文被Cell雜誌評為2012年度最佳論文之一。戚益軍教授作為第一完成人的項目「植物的小RNA功能及作用機理」獲2016年度國家自然科學獎二等獎。
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