DNA甲基化(DNA methylation)是真核生物中广泛存在的一种表观遗传印记,在调控基因表达、基因印记以及转座子沉默方面具有重要作用。与动物中甲基化主要发生在CG处不同的是,植物的甲基化通常发生在CG、CHG和CHH(H可以是A、T、C)三个不同的位点。CG的甲基化主要由甲基转移酶1(MET1)维持,它可以在DNA复制过程中被招募到CG半甲基化位点;而CHG甲基化则由植物特有的染色质甲基化酶3(CMT3)维持,这种甲基化与H3k9me2(dimethylation of lysine 9 on histone 3)高度相关;CHH的甲基化由CMT2确立和维持,与CHG一样,也与H3k9me2相关。DNA甲基化的从头建立由RNA直接DNA甲基化(RdDM)途径经sRNAs和域重排甲基转移酶2(DRM2)引导调节,有研究表明RdDM和CMT2经常相互补充,并且CMT2在CHG甲基化中也发挥作用。
比较甲基化组研究发现全基因组的DNA甲基化水平与基因组大小以及转座子的含量正相关,这也就意味着物种基因组越大,DNA的甲基化水平越高。茶树的基因组3.02GB左右,基因组测序发现茶树在进化过程中经历过一次转座子爆发,因此拥有这样一个巨大的基因组。虽然转座子爆发在植物中很普遍,但是它与DNA甲基化的关联还不清楚。在本研究中,作者利用亚硫酸盐测序(BS-seq)对茶树基因组的DNA甲基化进行了分析,结果表明茶树基因组的DNA甲基化水平与土豆和西红柿的都不相同,并且CHG位点的甲基化要远高于后两者;此外茶树中经历爆发事件的丰富的转座子不仅导致茶树有一个很大的基因组,而且影响着茶树的主要次生代谢途径相关基因,预示着DNA甲基化这样的表观修饰也可能影响茶的风味;另外对比不同进化阶段的转座子DNA甲基化水平发现最近的一次进化产生的转座子高度甲基化,而较早的转座子呈现甲基化衰退,预示着DNA甲基化与转座子沉默的程度相当。最后作者也提到,目前对非典型的DNA甲基化形式也有鉴定,比如6mA,在拟南芥和水稻的研究中发现6mA与基因的表达也相关,预示着其在植物生长发育中的关键作用,因此在后续的DNA甲基化分析中应该结合更多的甲基化修饰来综合评价它们的调控基因表达中的作用。
责任编辑:千鹤茶苗