著名學者朱健康院士CellResearch發表表觀遺傳學研究成果

　　生物通報道：轉座子通常是通過表觀遺傳學機制（包括DNA甲基化）保持沉默的。12月9日，在《Cell Research》雜志上發表的一項研究中，來自中科院上海生命科學研究院、美國普渡大學以及中科院遺傳與發育生物學研究所的研究人員，在擬南芥中將一對Harbinger轉座子衍生蛋白（HDPs）——HDP1和HDP2，確定為抗沉默因子。hdp1和hdp2突變體表現出轉基因和一些轉座子的沉默增強。著名學者朱健康院士是本文通訊作者。

　　轉座因子（TEs）是移動的、重復的遺傳因子，在真核生物基因組中占很大一部分。轉座子由于對宿主基因組的有害影響，通常被視為“自私”DNA或“寄生”因子。然而，新的證據表明，TEs在基因功能的演變和調控中起著關鍵的作用。此外，越來越多的宿主基因，是從已被發現的轉座子衍生或“馴化”而來。在宿主基因組中，這些基因的確定及其功能的闡明，對于理解轉座子如何有助于寄主適應性，是非常有意義的。

　　在植物中，TEs通常是通過表觀遺傳學沉默機制調節的，包括DNA甲基化和組蛋白修飾。DNA甲基化在多個過程中起著重要的作用，包括基因組的穩定性、細胞對環境刺激的反應和器官的發育。DNA甲基化水平和模式是動態的，并由兩個可逆反應確定：DNA甲基化和去甲基化。DNA甲基化可以通過被動或主動的途徑、或兩者的組合而發生。與被動的DNA去甲基化比較，特定的酶促反應對于活性DNA去甲基化是必需的。在擬南芥中，主動的DNA去甲基化是由一系列雙功能的DNA糖基化酶/酶執行的，包括ROS1、DME、二甲醚2（DML2）和DML3。ROS1的功能缺失突變可引起DNA的超甲基化，并增強轉基因和內源基因以及TEs的轉錄后基因沉默（TGS）。

　　然而，在植物和動物中，主動的去甲基化機制如何被招募到特定的基因組位點，我們還了解甚少。增加的DNA甲基化1（IDM1）——組蛋白乙酰轉移酶，是一小部分ROS1介導的DNA去甲基化所必需的。最近，IDM1被證明與IDM2、IDM3和一個甲基DNA結合蛋白MBD7組成一個復合物。在這個IDM復合物中任何組件的突變，都會導致增強的轉基因沉默和特定基因組區域（包括TEs）的 DNA超甲基化。MBD7可識別密集的甲基化CpG區域，并有助于IDM1到特定基因組位點的招募。然而，MBD7單獨不能決定IDM1的靶標特異性，因為該復合物與具有很高DNA甲基化的所有基因組區域無關。因此，在IDM復合物中可能有其他組件，決定著該復合物的靶標特異性。

　　Harbinger轉座子是DNA轉座子，通常編碼一個DDE轉座酶和含有SANT/Myb/trihelix 結構域的DNA結合蛋白。Harbinger轉座子馴化已在哺乳動物、果蠅和擬南芥有過報道，從而指出了它們的進化意義。然而，它們的生物學功能目前還不清楚。

　　在這項研究中，研究人員使用正向遺傳篩選，在擬南芥中確定了一對Harbinger轉座子衍生的反沉默因子HDP2和HDP1。這兩個基因的功能缺失突變，不僅能引發轉基因和一些內源性TEs的沉默增強，而且也增加了DNA甲基化。類似于它們的Harbinger轉座子相對物，HDP1在細胞核中與HDP2相互作用。該研究小組提供的證據表明，HDP2和HDP1是以前確定的IDM組蛋白乙酰轉移酶復合物的新組件，該復合物還包括IDM1、IDM2、IDM3和MBD7。

　　這些研究結果表明，HDP1和HDP2是檢測位點上IDM1組蛋白乙酰轉移酶活性所必需的。此外，HDP2和MBD7共有大量的染色質關聯的常見基因組區域。因此，這些數據表明， HDP1和HDP2構成來自Harbinger轉座子的一個功能模塊，已被招募以在宿主組蛋白乙酰轉移酶復合物中發揮功能。HDP1和HDP2模塊對于確定組蛋白乙酰轉移酶復合物的靶向特異性以促進DNA去甲基化并防止重要的表觀遺傳沉默，是非常重要的。