植物去甲基化酶ROS1的研究进展
发布时间：2021-04-12 18:29
DNA甲基化状态是由从头合成的甲基化、维持型甲基化和DNA主动去甲基化动态调控的结果,由不同调节途径靶向各种酶的催化。5-甲基胞嘧啶DNA糖基化酶/裂解酶ROS1（REPRESSOR OF SILENCING1）是一种DNA去甲基化酶,能够通过启动碱基切除修复途径完成DNA主动去甲基化。介绍了植物中DNA主动去甲基化途径中的去甲基化酶和调节因子;ROS1介导的DNA主动去甲基化的途径;DNA主动去甲基化酶ROS1在各种植物不同发育过程中的作用,包括负调控印记基因表达和种子休眠、调控水稻籽粒品质、影响植物气孔发育等。
【文章来源】：生物技术通报. 2020,36(07)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
植物ROS1同源蛋白系统进化
ROS1介导的DNA主动去甲基化过程中产生3"羟基后，下游的聚合酶和连接酶可以在这个缺口填充未甲基化的胞嘧啶。迄今为止，在拟南芥DNA主动去甲基化的最后一步中起作用、产生磷酸二酯键并连接DNA链两端的DNA连接酶是AtLIG1（图2），而这个途径中的DNA聚合酶作用尚不清楚。LIG1对于母体印迹基因的去甲基化和活化是必不可少的[22-23]。通过共免疫定位测定，发现AtLIG1与核质灶中的ROS1共定位，与细胞核和核质中的APE1L共定位，与核质中ZDP共定位，表明AtLIG1与ROS1、APE1L、ZDP在DNA主动去甲基化途径中一起发挥作用[23]。杂合突变体atlig1-1(Col背景）和atlig1-3(C24背景）植株的生长发育均出现异常，LIG1的RNAi系也表现出严重的矮化表型，通过亚硫酸氢盐测序证实AtLIG1 RNAi系在CG背景下显示该基因座处的DNA高甲基化，进一步证明AtLIG1是去甲基化过程中的重要组成部分[23]。2 植物体中去甲基化酶ROS1的调节机制
DNA甲基化和DNA去甲基化动态调控ROS1的表达。有研究显示DNA修复因子——DNA损伤结合蛋白2(DNA damage-binding protein 2,DDB2）通过与RdDM途径的调控因子AGO4相互作用来控制从头合成的DNA甲基化[40]，它刺激甲基化和抑制去甲基化，且能作为ROS1表达的转录抑制因子，从而调节其DNA甲基化水平。据报道，DNA甲基化变化引起的ROS1上调可以导致DDB2功能障碍[41]。DDB2还直接与2个下游DNA去甲基化因子ZDP和APE1L相互作用，并刺激它们的活性[42]。总之，DDB2通过对碱基切除修复途径中上游ROS1和下游ZDP和APE1L的影响在一定程度上调控去甲基化酶ROS1的去甲基化水平。3 植物体中ROS1主动去甲基化的生物学功能
【参考文献】：
期刊论文
[1]A group of SUVH methyl-DNA binding proteins regulate expression of the DNA demethylase ROS1 in Arabidopsis[J]. Xinlong Xiao,Jieqiong Zhang,Tao Li,Xing Fu,Viswanathan Satheesh,Qingfeng Niu,Zhaobo Lang,Jian-Kang Zhu,Mingguang Lei. Journal of Integrative Plant Biology. 2019(02)
[2]A methylated-DNA-binding complex required for plant development mediates transcriptional activation of promoter methylated genes[J]. Qiang-Qiang Zhao,Rong-Nan Lin,Lin Li,She Chen,Xin-Jian He. Journal of Integrative Plant Biology. 2019(02)
本文编号：3133770
【文章来源】：生物技术通报. 2020,36(07)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
植物ROS1同源蛋白系统进化
ROS1介导的DNA主动去甲基化过程中产生3"羟基后，下游的聚合酶和连接酶可以在这个缺口填充未甲基化的胞嘧啶。迄今为止，在拟南芥DNA主动去甲基化的最后一步中起作用、产生磷酸二酯键并连接DNA链两端的DNA连接酶是AtLIG1（图2），而这个途径中的DNA聚合酶作用尚不清楚。LIG1对于母体印迹基因的去甲基化和活化是必不可少的[22-23]。通过共免疫定位测定，发现AtLIG1与核质灶中的ROS1共定位，与细胞核和核质中的APE1L共定位，与核质中ZDP共定位，表明AtLIG1与ROS1、APE1L、ZDP在DNA主动去甲基化途径中一起发挥作用[23]。杂合突变体atlig1-1(Col背景）和atlig1-3(C24背景）植株的生长发育均出现异常，LIG1的RNAi系也表现出严重的矮化表型，通过亚硫酸氢盐测序证实AtLIG1 RNAi系在CG背景下显示该基因座处的DNA高甲基化，进一步证明AtLIG1是去甲基化过程中的重要组成部分[23]。2 植物体中去甲基化酶ROS1的调节机制
DNA甲基化和DNA去甲基化动态调控ROS1的表达。有研究显示DNA修复因子——DNA损伤结合蛋白2(DNA damage-binding protein 2,DDB2）通过与RdDM途径的调控因子AGO4相互作用来控制从头合成的DNA甲基化[40]，它刺激甲基化和抑制去甲基化，且能作为ROS1表达的转录抑制因子，从而调节其DNA甲基化水平。据报道，DNA甲基化变化引起的ROS1上调可以导致DDB2功能障碍[41]。DDB2还直接与2个下游DNA去甲基化因子ZDP和APE1L相互作用，并刺激它们的活性[42]。总之，DDB2通过对碱基切除修复途径中上游ROS1和下游ZDP和APE1L的影响在一定程度上调控去甲基化酶ROS1的去甲基化水平。3 植物体中ROS1主动去甲基化的生物学功能
【参考文献】：
期刊论文
[1]A group of SUVH methyl-DNA binding proteins regulate expression of the DNA demethylase ROS1 in Arabidopsis[J]. Xinlong Xiao,Jieqiong Zhang,Tao Li,Xing Fu,Viswanathan Satheesh,Qingfeng Niu,Zhaobo Lang,Jian-Kang Zhu,Mingguang Lei. Journal of Integrative Plant Biology. 2019(02)
[2]A methylated-DNA-binding complex required for plant development mediates transcriptional activation of promoter methylated genes[J]. Qiang-Qiang Zhao,Rong-Nan Lin,Lin Li,She Chen,Xin-Jian He. Journal of Integrative Plant Biology. 2019(02)
本文编号：3133770
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