中科院PNAS表观遗传研究新进展

　　

生物通报道  近日来自中国科学院遗传与发育生物学研究所的研究人员在组蛋白H3K4去甲基化酶研究中取得重要进展，证实水稻中的H3K4特异性去甲基酶JMJ703参与控制了转座子活性，相关研究论文于1月14日在线发表在《美国科学院院刊》（PNAS）杂志上。
　
领导这一研究的是中国科学院遗传发育所基因组生物学研究中心主任曹晓风（Xiaofeng Cao）。其2008年曾获得美国杜邦青年科学家奖，2011年获得“中国青年女科学奖”。研究小组的主要科研方向为DNA及组蛋白甲基化和小分子RNA调控机理。

转座子（Transposable elements）广泛存在于植物基因组中，是核DNA的重要组成部分。大约40%的水稻基因组是由转座子组成，其中许多都是反转录转座子，包括14%的LTR和1%的非LTR反转录转座子。尽管它们分布广泛且非常丰富，然而，却只有极少数的转座子被发现发生了转座，表明转座子活性有可能受到了宿主基因组的严密调控，将与活性转座相关的潜在诱变效应降到最低。

与这一概念相一致的是，越来越多的证据表明：如DNA甲基化、RNA干扰和H3K9me2等表观遗传沉默信号，在转录和转录后水平上选择性发挥功能，抑制了转座子活性。然而目前仍不清楚，与活性转录相关的组蛋白修饰去除是否也参与了转座子沉默。

在这篇文章中，研究人员证实水稻蛋白JMJ703，作为一种活性H3K4特异性去甲基酶，是转座子沉默的必要条件。JMJ703活性受损可引起H3K4me3水平增高，导致大量的内源基因错误调控，两个非LTR反转录转座子家族转座重激活。有趣的是，JMJ703缺失并不会影响从前发现的其他表观遗传信号沉默的转座子。这些结果表明活性组蛋白修饰去除与转座子沉默有关，不同的转座子亚类有可能受到不同的表观信号通路调控。

新研究揭示了组蛋白H3K4me3去甲基酶在高等植物反转录转座子沉默中起重要作用。这项工作揭示了活性表观遗传标记去除与反转录转座子沉默之间的联系，对于阐明人类的肿瘤发生机制也具有参考意义。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Control of transposon activity by a histone H3K4 demethylase in rice

Transposable elements (TEs) are ubiquitously present in plant genomes and often account for significant fractions of the nuclear DNA. For example, roughly 40% of the rice genome consists of TEs, many of which are retrotransposons, including 14% LTR- and ∼1% non-LTR retrotransposons. Despite their wide distribution and abundance, very few TEs have been found to be transpositional, indicating that TE activities may be tightly controlled by the host genome to minimize the potentially mutagenic effects associated with active transposition……

作者简介：

曹晓风

博士，研究员，博士生导师。 

学习经历：
1984－1988   北京大学生物系 学士
1988－1991   中国农业大学生物学院 硕士
1993－1997   北京大学生命科学学院  博士

工作经历
1991－1993   北京大学生命科学学院 助教
1993－1997   北京大学生命科学学院 讲师
1995－1996   英国John Innes Centre 访问学者
1997－1998   美国华盛顿州立大学生化研究所 博士后
1999－2003   美国加州大学洛杉矶分校 助理研究员
2003－今   中科院遗传与发育生物学研究所 研究员

获奖情况
2008年获得美国杜邦青年科学家奖
2006年“****”终期评估中获得优秀
2003年获国家杰出青年基金
2002年入选中科院“****”

主要研究领域
运用拟南芥和水稻为材料，研究组蛋白修饰以及小的非编码RNA如何影响基因表达以及植物发育，主要研究方向为组蛋白甲基化对拟南芥开花时间的调控和水稻小RNA合成调控及其对植物发育的机理研究。