Molecular Cell：DNA去甲基化新機制
日期：2012-02-28 08:35:07
來自西班牙科爾多瓦大學，普渡大學，加州大學河畔分校，華中農業大學等處的研究人員發表了題為“A DNA 3 Phosphatase Functions in Active DNA Demethylation in Arabidopsis”的文章，發現了一種DNA磷酸酶：ZDP在植物DNA去甲基化作用機制中的重要作用，這將有助于深入了解DNA去甲基化分子機制。相關成果公布在Molecular Cell雜志上。
文章的通訊作者是科爾多瓦大學Roldán-Arjona，以及加州大學朱健康教授，其中2010年當選為美國國家科學院院士的朱健康教授的成才道路頗具傳奇色彩，這位新中國成立后第二位在中國內地接受大學教育的美國科學院院士不僅成功的從農村走了出來，而且還在植物逆境分子研究等領域里開辟了自己的一片天地。
DNA甲基化修飾是一種重要的表觀遺傳學標志，能通過DNA甲基化和去甲基化實現表觀調控。這種調控方式存在于植物和動物中，雖然DNA甲基化轉甲基酶機制研究的比較清楚，但是DNA去甲基化的功能和機制仍然不是很明確。
在2006年，朱健康教授研究組針對DNA去甲基化活性功能和機制關鍵蛋白ROS1研究證實了ROS1是一種對于擬南芥DNA去甲基化重要的5-甲基胞嘧啶DNA 糖基酶（glycosylase/lyase），他們提出在植物中，DNA去甲基化激活利用的是一種堿基切除修復途徑，DNA活性去甲基化是由5-甲基胞嘧啶DNA糖基化酶的ROS1亞家族通過堿基切除修復途徑所介導的。
之后這一研究組又發現一個RNA結合蛋白ROS3是擬南芥中DNA去甲基化所必須的，遺傳學數據證明ROS3與ROS1處于同一遺傳途徑，體內與體外RNA結合實驗都證明ROS3能夠結合小RNA，免疫共定位研究發現ROS3與ROS1共定位于細胞核的不連續集中點。這些數據證明ROS3在防止DNA高度甲基化過程中起著重要作用并且表明ROS1的DNA去甲基化過程可能是通過結合在ROS3的小RNA引導完成的。
在這些研究的基礎上，朱健康教授研究組又進行了深入研究，發現了DNA磷酸酶ZDP的重要作用——阻止3磷酸鹽的封閉，幫助之后的DNA聚合和連接，從而完成修復反應。研究人員認為ZDP和ROS1能在體外相互作用，在體內共同定位在核質上，并且zdp突變植物的提取物也證明不能完成體外的DNA去甲基化，這些突變還會引發DNA超甲基化，和一個報告基因的轉錄沉默。
研究人員還利用全基因組甲基化分析發現zdp突變植物中存在上百個超甲基化內源性基因位點，這些數據表明ZDP能作為ROS1激活DNA去甲基化途徑的一個分支中的下游效應因子。這將有助于更深入的了解植物的去甲基化機制。
除此之外，今年年初朱健康教授還與清華大學顏寧教授和施一公教授合作報道了轉錄激活因子樣效應蛋白（TALE）特異識別DNA的分子機理，這提供了TALE蛋白的改造基礎，極大地拓寬了TALE蛋白在生物技術應用上的前景。相關成果公布在Science雜志上。
上一篇： 神奇細菌，HIV疫苗研發的新工具
下一篇： Nature：解析癌癥相關的mTOR信號
