责编 | 王一DNA甲基化 (DNA methylation) 是一类发生在胞嘧啶5号位碳原子上、可稳定遗传的表观修饰，在动、植物基因组中广泛存在。不同组织和细胞内的DNA甲基化的建立和模式 (DNA methylation patterns) 对基因调控、转座子沉默及基因印记至关重要。长时间以来，基因组上每个位点上以及不同组织或细胞内的DNA甲基化模式是如何被调控的，是表观遗传学的一个亟待回答的基本问题。2022年1月11日，浙江大学生命科学学院周明课题组和美国Salk生物研究所Julie Law课题组合作在Nature Communications 发表了题为The CLASSY family controls tissue-specific DNA methylation patterns in Arabidopsis的研究论文，揭示了植物组织特异性DNA甲基化模式产生的遗传基础。
植物从头DNA甲基化 (de novo methylation) 是通过RNA指导的DNA甲基化途径(RNA-directed DNA methylation, RdDM) 建立。2018年，周明研究员在Nature Genetics发文，报道了由4个成员组成的染色质重塑因子基因家族CLASSY (CLSY1-CLSY4) 在调控DNA甲基化从头建立的过程中发挥重要作用。缺失CLSY1-4单个成员导致RdDM途径的部分DNA甲基化丢失；4个成员完全缺失，则RdDM途径依赖的DNA甲基化完全丢失【1】，这表明CLSY1-4对de novo methylation建立至关重要。该研究进一步发现4个CLSY基因在拟南芥中呈现明显的组织表达特异性 (图1a)。研究人员选取花序 (Fl)、胚珠 (Ov)、第一、二片真叶 (Lv) 和莲座叶 (Rs) 为材料，通过smRNAseq、RNAseq、BSseq和ChIPseq等多组学手段，揭示了植物不同组织间的DNA甲基化模式的差异。同时运用遗传学手段证明4个CLSY是调控拟南芥组织特异性DNA甲基化模式的主要因子。依赖于它们组织表达的特异性，4个CLSY基因在全基因组范围内控制不同组织间的DNA甲基化模式；甚至改变单个CLSY就可以改变组织间的DNA甲基化模式 (图1b)【2】。其中，ChIPseq揭示CLSY3与一个保守DNA motif关联，推测CLSY3可以招募RdDM途径到基因组特定位置，调控组织特异性DNA甲基化模式。2021年，另一项工作揭示了CLSY3调控绒毡层细胞小分子RNA控制表观遗传信息跨代传递的分子基础，表明CLSYs对控制植物组织和细胞特异性DNA甲基化模式十分重要【3】。
总之，这项工作揭示了染色质重塑因子CLSY家族调控植物不同组织间DNA甲基化模式差异的遗传基础。鉴于DNA甲基化在动植物中的保守性，这项工作为进一步利用表观遗传机制改良作物的精确育种和精准医疗提供了可能性。该工作由浙江大学生命科学学院、美国Salk生物研究所合作共同完成。浙江大学生命科学学院周明研究员为第一作者，该工作得到浙江大学百人计划，中央高校111计划支持。参考文献1. Zhou M, Palanca AM, Law J. Locus-specific control of the de novo DNA methylation pathway in Arabidopsis by the CLASSY family. Nature Genetics, (2018).2. Zhou M, Coruh C, Xu G, Bourbousse C, Lambolez A, Law J. The CLASSY family controls tissue-specific DNA methylation patterns in Arabidopsis. Nature Communications, Nature Communications, (2022).3. Long J, Walker J, She W, Aldridge B, Gao H, Deans S, Vickers M, Feng X. Nurse cell–derived small RNAs define paternal epigenetic inheritance in Arabidopsis. Science, (2021).
附：周明研究组博士后研究人员招聘启事浙江大学生命科学学院周明研究员主要研究温度调控植物发育的遗传和表观遗传分子基础，重点关注水稻DNA甲基化、温敏雄性不育和耐高温等方向，主要工作发表Nature Genetics, Nature Communications等国际知名杂志。现因课题需要面向海内外公开招聘博士后研究人员1-2名，感兴趣这请将个人简历（含研究工作、主要研究成果及自我陈述）、2-3封推荐信以及推荐人的联系方式发送至 mingzhou@zju.edu.cn，并注明“姓名+应聘博士后”。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-27690-x
