上海生科所Science表觀遺傳學重大突破

上海生科所Science表觀遺傳學重大突破

【字體： 大中小 】 www.ebiotrade.com時間：2012年06月15日來源：生物通

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　　近日來自中國科學院上海生命科學研究所生理生態所、中科院上海植物逆境生物學研究中心和普渡大學等機構的研究人員在表觀遺傳學研究中取得重大成果 ，發現了一個調控活性DNA去甲基化作用的組蛋白乙醯轉移酶IDM1，相關論文發布在6月15日的國際權威學術期刊《科學》（Science）雜誌上。 　

生物通報道 近日來自中國科學院上海生命科學研究所生理生態所、中科院上海植物逆境生物學研究中心和普渡大學等機構的研究人員在表觀遺傳學研究中取得重大成果 ，發現了一個調控活性DNA去甲基化作用的組蛋白乙醯轉移酶IDM1，相關論文「A Histone Acetyltransferase Regulates Active DNA Demethylation in Arabidopsis」發布在6月15日的國際權威學術期刊《科學》（Science）雜誌上。

文章的通訊作者是美國科學院院士朱健康教授，為世界著名的植物生物學家、植物抗逆分子生物學領軍人物。2011年入選首批「千人計劃」，現為中科院上海植物逆境生物學研究中心主任。其在逆境、表觀遺傳學領域做出了卓越的貢獻，是世界植物科學領域發表論文引用率最高的科學家之一。

表觀遺傳學調控基因表達主要涉及DNA甲基化和組蛋白修飾的動態調控。DNA甲基化修飾是一種重要的表觀遺傳學標誌，它是由DNA甲基轉移酶（DNA methyl-transferase, Dnmt）催化S-腺苷甲硫氨酸作為甲基供體，將胞嘧啶轉變為5-甲基胞嘧啶（mC）的一種反應，在真核生物DNA中，5-甲基胞嘧啶是唯一存在的化學性修飾鹼基。其在基因表達、細胞分化和生長發育過程中均發揮著重要的調節作用，同時也是植物逆境響應的重要機制。DNA甲基化的水平主要有甲基化和去甲基化這兩個方向來協同調控，目前在植物中對甲基化途經的研究已經比較清楚，但是對DNA去甲基化的調控機制仍然不是很明確。

在這篇文章中，研究人員報告稱在擬南芥中發現了一個DNA去甲基化作用的調控子IDM1。植物中的活性DNA去甲基化（Active DNA demethylation）是通過5-甲基胞嘧啶DNA糖基化酶的ROS1亞家族啟動鹼基切除修復途徑所介導。研究人員證實IDM1調控了5-甲基胞嘧啶DNA糖基化酶靶向的一組位點的DNA甲基化水平。這對於防止DNA超甲基化和一些轉基因與具有重複序列的內源基因或多基因家族中高度同源基因的轉錄沉默起至關重要的作用。

研究人員還證實IDM1是一種DNA H3乙醯轉移酶能夠通過它的MBD結構域識別甲基化的DNA，並通過它的PHD結構域識別未甲基化的組蛋白H3K4。因此，IDM1能夠識別一些去甲基化靶位點的多種表觀遺傳特徵，構建出乙醯化的H3K18和 H3K23標記，隨後被DNA去甲基化酶或它們的互作夥伴蛋白所識別。

這些研究發現填補了植物去甲基化調控機制的一個重要空白，為進一步研究ROS1在植物生長發育及對環境響應過程中的作用奠定了基礎。

（生物通：何嬙）

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生物通推薦原文摘要：

A Histone Acetyltransferase Regulates Active DNA Demethylation in Arabidopsis

Active DNA demethylation is an important part of epigenetic regulation in plants and animals. How active DNA demethylation is regulated and its relationship with histone modification patterns are unclear. Here, we report the discovery of IDM1, a regulator of DNA demethylation in Arabidopsis. IDM1 is required for preventing DNA hypermethylation of highly homologous multicopy genes and other repetitive sequences that are normally targeted for active DNA demethylation by Repressor of Silencing 1 and related 5-methylcytosine DNA glycosylases. IDM1 binds methylated DNA at chromatin sites lacking histone H3K4 di- or trimethylation and acetylates H3 to create a chromatin environment permissible for 5-methylcytosine DNA glycosylases to function. Our study reveals how some genes are indicated by multiple epigenetic marks for active DNA demethylation and protection from silencing.

作者簡介：

朱健康

男，1967年生於中國安徽。國際著名植物生物學家、植物抗逆分子生物學領軍科學家，美國科學院院士、美國普渡大學生物化學系和園藝及園林系傑出教授，首批「千人計劃」入選者，中科院上海植物逆境生物學研究中心主任。朱健康1988年赴美留學，2000年受聘美國亞利桑那大學植物科學系正教授，曾任加州大學河濱分校整合基因組學研究所所長。在植物抗旱、耐鹽與耐低溫方面做出了傑出成就，是世界植物科學領域發表論文引用率最高的科學家之一。

1987年 畢業於北京農業大學後到美國深造 　　1990年 取得河濱加大植物學碩士學位 朱健康1993年 獲得普渡大學植物生理學博士學位 　1993－－1996朱健康隨後任教於紐約市洛克斐勒大學與亞拉巴馬州奧本大學，教授植物生物學 　　1996年 轉赴亞利桑那大學吐桑分校任教，2000年成為該校植物學系教授 　　

研究領域：大致在鹽脅迫和SOS信號轉導；乾旱與ABA信號通路；耐冷機制；基因沉默和調節方面 　　

發表文章：（不完全統計）plant cell：16 PNAS: 14 PLANT PHYSIOL:17 J.B.C 5 　　CELL: 4 SCIENCE:2 　　

2010年4月27日，朱健康當選為美國國家科學院院士。在美國科學院迄今為止總共2076名院士中，42歲的他是最年輕的一位。同時，他也是新中國成立後第二位在中國內地接受大學教育的美國科學院院士。Doctor zhu及其領導的實驗室在植物抗旱、耐鹽與耐低溫方面的研究碩果累累，在國內外享有盛譽。