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
负责人:
腊红桂
依托单位:
学科分类:
C0601.遗传物质结构与功能
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
孔维文、王倩倩、卢延克、郭媛媛、杨洁舒
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中文摘要
拟南芥ROS1介导的DNA去甲基化作用具有拮抗DNA过度/不合理甲基化和激活转录基因沉默等功能,然而目前对ROS1作用机理以及所需蛋白因子的认识仍非常有限。本研究中,我们通过遗传筛选方法鉴定到一个新的与ROS1去甲基化相关的蛋白CRWN3。CRWN3突变造成基因组898个区域发生DNA超甲基化,与ros1-4相比共有361个超甲基化区域相重合;CRWN3和ROS1在体内有直接蛋白相互作用。相关研究表明,CRWN3和CRWN1在控制细胞核形态和植株发育方面有明显的功能冗余;CRWN蛋白家族具有在种子形成时阻止染色质过度压缩和种子萌发时促进染色质快速解压缩等功能。因此,CRWN3很可能通过促进种子萌发时染色质的充分解压缩而为ROS1去甲基化提供合适的染色质环境。本研究将进一步通过Co-IP、ChIP和FISH等技术,深入探索和研究CRWN3参与ROS1介导的DNA去甲基化过程的分子机理。
英文摘要
In Arabidopsis, ROS1-mediated DNA demethylation process plays important roles in pruning improper DNA methylation and activating transcriptional gene silencing. However, the current knowledge of how ROS1 works and what proteins are involved in the process remains poorly understood. In this study, by genetic screening we identified a new protein referred to as CRWN3 which is functionally associated with ROS1. Mutation of CRWN3 generates 898 hyper DMRs at the genome-wide level, in which 361 hyper DMRs are overlapped with those of ros1-4. CRWN3 physically interacts with ROS1 in vivo. A few studies revealed that CRWN3 and CRWN1 are to some extent functionally redundant in controlling nuclear shape and plant development. CRWNs generally prevent chromatin from overcondensation during seed maturation and promote rapid decondensation of the highly compacted chromatin during seed germination. So we speculate that during seed germination CRWN3 presumably promotes chromatin decondensation to create a favorable chromatin environment to facilitate ROS1 binding and functioning on target loci. To test this hypothesis, we are going to perform a series of experiments, such as Co-IP, ChIP and FISH, to elucidate the molecular mechanisms of how CRWN3 is involved in ROS1-mediated DNA demethylation process.
ROS1介导的DNA去甲基化在拮抗转基因沉默和防止基因组内异染色质扩散方面发挥了重要作用,但目前对于ROS1如何被正确招募到它的目标靶位点仍然不清楚。本项目以拟南芥CRWN3蛋白为研究对象,阐述了它具有招募ROS1到达目标靶位点的功能。通过Chop-PCR技术筛选到一个DNA甲基化升高的突变体crwn3,并对crwn3-3和ros1-5突变体进行了全基因组DNA甲基化测序和相互比较。结果表明,crwn3-3和ros1-5突变体有2150个染色质区域均表现出DNA甲基化水平的升高(即hyper-DMRs),分别占crwn3-3和ros1-5突变体全部hyper-DMRs总数的54.21%和29.75%,这表明了crwn3突变确实导致了全基因组发生DNA超甲基化。我们获得了crwn3-3纯合突变、且包含35S-NPTII和RD29A-LUC转基因的株系,发现该株系的35S启动子非常明显地沉默了,LUC荧光也有一定程度的降低,说明CRWN3具有拮抗转基因沉默的作用。crwn3-3突变体中,DNA甲基化从35S启动子扩散到RD29A启动子,表明了CRWN3具有阻止异染色质向邻近区域扩散的作用。利用Y2H, Split-LUC, BiFC, Co-IP,GST-pull-down等方法,都证实了CRWN3与ROS1有直接蛋白相互作用, 说明二者可能在一起发挥作用。随后, 构建了crwn3-3 ros1-5双突变体,发现它的一部分种子发育有缺陷,并且萌发时对ABA处理表现出增强的敏感性。FISH实验结果表明,CRWN3还与ROS1一起,共同促进种子萌发过程中5S rDNA和45S rDNA的解压缩。进一步, 筛选了CRWN3的互作蛋白,获得了SUVH1, GCN5和IDM3蛋白。CRWN3可能通过与甲基化的DNA结合蛋白SUVH1和乙酰化酶GCN5一起,连同IDM3,招募ROS1到达目标靶位点。为了验证这一推测,用ChIP-seq技术检测了CRWN3和ROS1在染色质上的结合表现, 发现CRWN3和ROS1在染色质上的结合有较多的重合位点,且crwn3突变明显削弱了ROS1在一些位点上的结合能力。以上这些研究结果表明,CRWN3通过与染色质关联蛋白,如SUVH1, GCN5, IDM3等,招募ROS1到达去甲基化的目标靶位点,并与ROS1一起发挥着去除DNA甲基化的功能。
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:https://doi.org/10.1093/pcp/pcab091
发表时间:2021
期刊:Plant and Cell Physiology
影响因子:--
作者:Wei Miao;Jie Dai;Yutong Wang;Qianqian Wang;Chong Lu;Yumei La;Jiayu Niu;Feng Tan;Shaoxia Zhou;Yufeng Wu;Huhui Chen;Honggui La
通讯作者:Honggui La
Involvement of MEM1 in DNA demethylation in Arabidopsis
MEM1 参与拟南芥 DNA 去甲基化
DOI:10.1007/s11103-019-00949-0
发表时间:2020-01
期刊:Plant Molecular Biology
影响因子:5.1
作者:Lu Yanke;Dai Jie;Yang Liu;La Yumei;Zhou Shaoxia;Qiang Sheng;Wang Qianqian;Tan Feng;Wu Yufeng;Kong Weiwen;La Honggui
通讯作者:La Honggui
Impact of DNA Demethylases on the DNA Methylation and Transcription of Arabidopsis NLR Genes
DNA 去甲基化酶对拟南芥 NLR 基因 DNA 甲基化和转录的影响
DOI:10.3389/fgene.2020.00460
发表时间:2020-05
期刊:Frontiers in Genetics
影响因子:3.7
作者:Kong Weiwen;Xia Xue;Wang Qianqian;Liu Li-Wei;Zhang Shengwei;Ding Li;Liu Aixin;La Honggui
通讯作者:La Honggui
Roles of MEM1 in safeguarding Arabidopsis genome against DNA damage, inhibiting ATM/SOG1‐mediated DNA damage response, and antagonizing global DNA hypermethylation
MEM1 在保护拟南芥基因组免受 DNA 损伤、抑制 ATM/SOG1 介导的 DNA 损伤反应以及对抗整体 DNA 高甲基化方面的作用
DOI:10.1111/jipb.13200
发表时间:2022
期刊:Journal of Integrative Plant Biology
影响因子:11.4
作者:Qianqian Wang;Yumei La;Huihui Xia;Shaoxia Zhou;Zhaoyu Zhai;Honggui La
通讯作者:Honggui La
DOI:https://doi.org/10.1111/jipb.13200
发表时间:2022
期刊:Journal of Integrative Plant Biology
影响因子:11.4
作者:Qianqian Wang;Yumei La;Huihui Xia;Shaoxia Zhou;Zhaoyu Zhai;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:
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
- 批准年份:2014
- 负责人:腊红桂
- 依托单位:
国内基金
海外基金
