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一个C2H2-type锌指蛋白SUF4调控拟南芥基因组DNA甲基化模式的分子机理

批准号:
31471214
项目类别:
面上项目
资助金额:
88.0 万元
负责人:
腊红桂
依托单位:
学科分类:
遗传物质结构与功能
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
许晓明、徐道坤、曹宏、杨兰、任志忠

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
DNA去甲化是DNA甲基化的相反过程, 它能维持基因处于活跃表达状态并激活已经沉默的基因。前期工作中,申请人通过遗传筛选鉴定到一个新的与DNA去甲基化有关的突变体suf4-4。SUF4突变造成基因组3842个位点发生超甲基化,并且部分超甲基化位点与EDM2,IBM1和ROS1的目标作用位点相重合。SUF4编码一个包含C2H2-type 锌指结构域的蛋白,它参与了调控IBM1基因3'的表达。在此基础上,本研究将利用Y1H,EMSA,ChIP等方法研究SUF4在35S启动子上和IBM1内含子异染色质上的结合情况,及SUF4突变对ROS1功能和EDM2调控IBM1 3'表达的影响。用Y2H,LCI,Co-IP等方法探索SUF4与EDM2和IBM2/ASI1的关系。通过上述研究,将深入理解SUF4在ROS1介导的DNA去甲基化过程中的作用及它对IBM1 pre-mRNA剪切加工的影响。
英文摘要
Epigenetic changes caused by DNA methylation, histone modifications and histone variants play crucial roles in the regulation of chromatin structure, genome stability, genomic imprinting and transcriptional silencing of transgenes as well as other foreign DNA. However, DNA methylation is reversible via DNA demethylation which is important for maintaining proper gene expression and activating silenced genes. Our previous genetic screening identified a new Arabidopsis mutant which carried a lesion on SUF4 gene and exhibited obviously elevated DNA methylation in many loci, and therefore it was named as suf4-4. Mutation of SUF4 led to 3842 hypermethylated loci in genome and a large proportion of these loci overlapped with those hypermethylated loci in edm2, ibm1 and ros1.SUF4 encodes a C2H2-type zinc finger protein and is involved in 3' expression of IBM1 gene. In this project, we are going to use Y1H, EMSA and ChIP approaches to study specific binding of SUF4 on 35S promoter and IBM1 intronic heterochromatin, and effects of SUF4 mutation on ROS1 functions and regulation of IBM1 3' expression by EDM2. Furthermore,Y2H, LCI and Co-IP approaches are going to be used to find interactions among SUF4, EDM2 and IBM2/ASI1. All the above studies will contribute to our better understanding of the roles of SUF4 in ROS1-mediated DNA demethylation and IBM1 pre-mRNA processing.
DNA去甲化是 DNA甲基化的相反过程, 它对维持基因的活跃表达状态并激活已经沉默的基因有重要作用。为深入探索DNA去甲基化的分子机理,申请人通过遗传筛选方法鉴定到一个新的与DNA去甲基化有关的突变体suf4-4。SUF4编码一个包含C2H2-type锌指结构域的蛋白,且定位在细胞核内。全基因组DNA甲基化测序结果发现,SUF4突变造成基因组3842个位点发生超甲基化,并且部分超甲基化位点与EDM2, IBM1和ROS1的目标作用位点相重合。利用Chop-PCR方法也验证了基因组内一些位点确实发生了明显的CHG超甲基化现象。与ros1-7类似,suf4-4突变体中2x35S启动子的甲基化水平明显升高,这可能是此突变体中LUC荧光降低的原因。qRT-PCR结果显示,suf4突变体中,ROS1基因的表达量稍微下降,而对照nrpd1-3有非常显著的降低。深入研究表明,SUF4参与了调控 IBM1基因 3'的表达,因此SUF4突变提高了全基因组CHG甲基化水平,部分地模拟了ibm1突变体的超甲基化表型。由于IBM1基因的第7个内含子中包含一个高度异染色质化的区域,且被认为是调控IBM1 pre-mRNA剪切的重要调节因子,我们因此用ChIP技术检测了Pol II在此区域是否有正常的分布以及此区域的组蛋白H3K4me3水平是否与其它外显子类似,以此判断suf4-4突变体中IBM1 3’表达量的降低是否和edm2或asi1类似,是由于pre-mRNA转录后加工所造成的。结果表明,Pol II在此异染色质上和在其它外显子上的分布并没有明显的差异,表明IBM1 3’表达量降低并不是转录差异所造成的,很可能是由转录后pre-mRNA加工所引起的。此外,H3K4me3的水平在此异染色质上和在IBM1第17个外显子上也没有明显差异,进一步佐证了上述IBM1 3’表达量降低是由于pre-mRNA转录后加工所造成的这一结论。通过Y2H和LCI蛋白相互作用技术,发现SUF4与EDM2之间有直接相互作用,它们之间可能形成蛋白复合体,共同发挥调控IBM1 pre-mRNA剪切的作用。本研究进一步验证了前人研究中提出的DNA上表观遗传修饰可以调控pre-mRNA剪切这一重要理论,并丰富了此理论的内容,为深入研究植物、动物等基因表达的精细调控提供了有价值的重要参考。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.1007/s11103-018-0715-z
发表时间: 2018-04-01
期刊: PLANT MOLECULAR BIOLOGY
影响因子: 5.1
作者: [Kong, Weiwen, Li, Bin, La, Honggui]
通讯作者: La, Honggui
Roles of CRWN-family proteins in protecting genomic DNA against oxidative damage
CRWN 家族蛋白在保护基因组 DNA 免受氧化损伤中的作用
DOI: 10.1016/j.jplph.2018.12.005
发表时间: 2019
期刊: Journal of Plant Physiology
影响因子: 4.3
作者: [Wang Qianqian, Liu Shuai, Lu Chong, La Yumei, Dai Jie, Ma Hongyu, Zhou Shaoxia, Tan Feng, Wang Xiangyu, Wu Yufeng, Kong Weiwen, La Honggui]
通讯作者: La Honggui
DOI: 10.1016/j.jplph.2018.12.005
发表时间: 2018
期刊: Journal of Plant Physiology
影响因子:
作者: [Qianqian Wang, Shuai Liu, Chong Lu, Yumei La, Jie Dai, Hongyu Ma, Shaoxia Zhou, Feng Tan, Xiangyu Wang, Yufeng Wu, Weiwen Kong, Honggui La]
通讯作者: Honggui La
拟南芥DRB7.2蛋白参与ROS1介导的DNA去甲基化途径的分子机理
  • 批准号:
    31970582
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    腊红桂
  • 依托单位:
拟南芥CRWN3蛋白参与ROS1介导的DNA去甲基化过程的分子机理
  • 批准号:
    31771427
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    腊红桂
  • 依托单位:
国内基金
海外基金