知名华裔科学家最新Nature解析特殊基因

　　

生物通报道：来自加州大学河滨分校，同济大学生命科学与技术学院，澳洲昆士兰医学研究所等多国研究人员组成的研究小组发现了一种特殊基因，这种基因参与了RNA沉默过程，能帮助一些基因表达。这一研究成果公布在Nature杂志上。

领导这一研究的是加州大学河滨分校的朱健康教授，是植物学界的著名科学家，也是植物抗逆分子生物学领域世界级领军人物之一，其及其领导的实验室在植物抗旱、耐盐与耐低温方面的研究硕果累累，在国内外享有声誉，他的实验室已在《Cell》、《Science》、《Gene&Development》、《Plant Cell》、PNAS等国际著名学术刊物发表论文40余篇。

在基因组中除了DNA和RNA序列以外，还有许多调控基因的信息，它们虽然本身不改变基因的序列，但是可以通过基因修饰，蛋白质与蛋白质、DNA和其它分子的相互作用，而影响和调节遗传的基因的功能和特性，并且通过细胞分裂和增殖周期影响遗传，这就是表观遗传学（epigenetics）。

在表观遗传学研究中，小分子RNAs（Short interfering RNAs，siRNAs）可以引导DNA甲基化，以及异染色质组蛋白修饰，导致序列特异性转录基因沉默。这一路径称为RNA介导的DNA甲基化路径（RNA-directed DNA methylation，简称RdDM）。

在这篇文章中，研究人员发现了特殊基因RDM1，这种基因可以编码生成一种小蛋白，从而参与指导其他基因的表达。基因一般处于被保护状态中，只有通过所谓的甲基化，即与甲基接触，才能表达并发挥作用。如果去除RDM1，被保护的基因就无法甲基化，也就无法进行表达。

由于每一个植物细胞中都存在着完整的遗传信息，因此必须让某些基因保持“沉默”，植物具体的器官才能顺利地发挥各自作用。否则，所有基因就会都来表达，植物器官也将不知道听从谁的“指令”。一般在一个植物的上万个基因里，只有很少的一部分能够表达，RNA会对需要表达的基因进行标记。而RDM基因的任务就是让RNA标记过的基因表达。

这项研究还发现RDM1是RdDM效应复合物中的组成成分，可能的功能是连接siRNA产物和预存的或者重新聚集的胞嘧啶甲基。研究还表明虽然RDM1和PloV能在一些RdDM靶标位点共同作用，但是Pol II比Pol V与RdDM效应复合物中联系更密切。

（生物通：万纹）

原文摘要：

An RNA polymerase II- and AGO4-associated protein acts in RNA-directed DNA methylation

DNA methylation is an important epigenetic mark in many eukaryotes1, 2, 3, 4, 5. In plants, 24-nucleotide small interfering RNAs (siRNAs) bound to the effector protein, Argonaute 4 (AGO4), can direct de novo DNA methylation by the methyltransferase DRM2 (refs 2, 4–6). Here we report a new regulator of RNA-directed DNA methylation (RdDM) in Arabidopsis: RDM1. Loss-of-function mutations in the RDM1 gene impair the accumulation of 24-nucleotide siRNAs, reduce DNA methylation, and release transcriptional gene silencing at RdDM target loci. RDM1 encodes a small protein that seems to bind single-stranded methyl DNA, and associates and co-localizes with RNA polymerase II (Pol II, also known as NRPB), AGO4 and DRM2 in the nucleus. Our results indicate that RDM1 is a component of the RdDM effector complex and may have a role in linking siRNA production with pre-existing or de novo cytosine methylation. Our results also indicate that, although RDM1 and Pol V (also known as NRPE) may function together at some RdDM target sites in the peri-nucleolar siRNA processing centre, Pol II rather than Pol V is associated with the RdDM effector complex at target sites in the nucleoplasm.

作者简介：

朱健康教授

1987年 毕业于中国农业大学土化系

1990年 取得加州大学河畔分校植物学硕士学位

1993年 获得普渡大学植物生理学博士学位

1993－－1996朱健康随后任教于纽约市洛克斐勒大学与阿拉巴马州奥本大学，教授植物生物学

1996年 转赴亚利桑那大学吐桑分校任教，2000年成为该校植物学系教授

现任美国加州大学河滨分校教授，整合基因研究所所长，兼任国际著名学术刊物《Plant Physiology》、《Plant Molecular Biology》副主编。

朱健康教授为植物抗逆分子生物学领域世界级领军人物之一，其及其领导的实验室在植物抗旱、耐盐与耐低温方面的研究硕果累累，在国内外享有声誉，他的实验室已在《Cell》、《Science》、《Gene&Development》、《Plant Cell》、PNAS等国际著名学术刊物发表论文40余篇。