多个 Argonaute 复合体协调拟南芥生殖系中的表观遗传沉默

《Nature Communications》：Multiple Argonaute complexes orchestrate epigenetic silencing in the Arabidopsis germline

　　

摘要

小 RNA（sRNAs）广泛存在于多种开花植物物种中，在调节繁殖和环境响应方面发挥着重要作用。然而，sRNAs 如何发挥其功能在很大程度上仍不清楚，这可能是因为它们通常起源于非基因区、缺乏明确的基因靶标，以及对其相关的 Argonaute（AGO）效应蛋白的表征不足。在此，我们展示了拟南芥雄性生殖 sRNAs 与 AGO4、5、6 和 9 相关联，所有这些蛋白连同 RNA 聚合酶 V（Pol V）均在减数分裂细胞中富集。这使得这些 sRNAs 能够甲基化具有不完全序列同源性的位点。AGO4、AGO6 和 AGO9 主要加载 24 核苷酸（nt）的 Pol IV 衍生 sRNAs，并以剂量依赖的方式介导减数分裂细胞中的 DNA 甲基化。尽管与微小 RNA 相关的 AGO1 和 AGO10 具有更高的同源性，但 AGO5 主要结合 CLSY3- 和 Pol IV 衍生的 21-24 nt sRNAs。对单个和复合 ago 突变体减数分裂细胞的转录组学和甲基化组学分析表明，AGO4/6/9 和 AGO5 在调节生殖系中的蛋白编码基因和沉默转座子方面具有不同但互补的作用。这些分子上的扰动伴随着显著的减数分裂缺陷。综上所述，我们的发现揭示了 AGO4/6/9 介导的 DNA 甲基化以及可能通过转录后基因沉默发挥作用的 AGO5 如何共同促进雄性生殖系发育。