RNA-binding protein regulates plant DNA methylation by controlling mRNA processing at the intronic heterochromatin-containing gene IBM1

doi:10.1073/pnas.1315399110

.2013年9月17日；110(38):15467-72.

doi:10.1073/pnas.1315399110。 Epub 2013年9月3日。

RNA-结合蛋白通过控制内含子异染色质基因IBM1的mRNA处理调节植物DNA甲基化

王新刚¹, 程国端, 唐凯（Kai Tang）, 王邦诚（Bangshing Wang）, 张惠明, 雷明光, Kun Lu公司, Satendra K Mangrauthia公司, 王鹏程, 朱国辉, 杨钊, 朱建康

附属公司

PMID： 24003136
预防性维修识别码：项目经理3780877
内政部： 10.1073/pnas.1315399110

RNA-结合蛋白通过控制内含子异染色质基因IBM1的mRNA处理调节植物DNA甲基化

王新刚等。美国国家科学院程序. 2013.

.2013年9月17日；110(38):15467-72.

doi:10.1073/pnas.1315399110。 Epub 2013年9月3日。

作者

王新刚¹, 程国端, 唐凯（Kai Tang）, 王邦诚（Bangshing Wang）, 张惠明, 雷明光, Kun Lu公司, Satendra K Mangrauthia公司, 王鹏程, 朱国辉, 杨钊, 朱建康

附属

¹美国西拉斐特普渡大学园艺和景观建筑系，邮编47907。

PMID： 24003136
预防性维修识别码：项目经理3780877
内政部： 10.1073/pnas.1315399110

摘要

在许多高等真核生物中，DNA甲基化依赖异染色质形成是转座子和其他重复元件表观遗传沉默的保守机制。与重复元件相邻的基因也经常受到这种表观遗传沉默的影响。因此，植物进化出了抗沉默机制，例如由5-甲基胞嘧啶DNA糖基化酶的沉默代表1（ROS1）家族介导的活性DNA去甲基化，以保护这些基因免受沉默。一些转座子和其他重复元件在基因的内含子中找到了住所。目前尚不清楚这些内含子重复元件基因是如何调控的。我们在这里报道了从拟南芥细胞抗沉默因子正向遗传筛选中鉴定抗沉默1（ASI1），一个溴邻同源结构域和RNA识别基序包含蛋白。ASI1是防止启动子DNA超甲基化和一些转基因的转录沉默所必需的。全基因组DNA甲基化分析表明，ASI1在阻止数千个基因体内CHG甲基化方面与组蛋白H3K9去甲基化酶在博萨甲基化1（IBM1）中增加的作用类似。我们发现ASI1是一种RNA-结合蛋白，通过与IBM1的内含子异色重复序列结合，确保了IBM1全长转录物的正确表达。通过mRNA测序，我们确定了许多包含内含子转座子元件的基因，这些元件需要ASI1才能正确表达。我们的结果表明，ASI1与内含子异染色质相关，并结合基因转录物以促进其3'末端多聚腺苷化。因此，该研究揭示了高等真核生物处理沉默内含子重复元件的副作用的独特机制。

关键词：炸薯条；DNA甲基体；基因表达。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数字

**图1。**
转基因沉默表型的表征*亚洲1-1*突变体。(A类)根生长表型*亚洲1-1*,*玫瑰1-13*、和*idm1-9型*在添加1%蔗糖或1%葡萄糖的1/2 MS培养基上(顶部和中部)在含1%蔗糖的培养基上培养两个互补的转基因株系(底部). (B类)的相对表达水平*SUC2公司*,*NPTII公司*、和*HPTII公司*在WT中，*第1-1页*,*玫瑰1-13*、和*idm1-9型*. (C类)ASI1示意图(*AT5G11470型*)蛋白质结构域。红色星号表示*亚洲1-1*突变。(D类)的相对表达式*SUC2公司*,*NPTII公司*、和*HPTII公司*在WT中，*亚洲1-1*、和*标记ASI1/ASI1-1*用DMSO（阴性对照）或5′Aza处理的互补植物。(E类)IGB（33）的快照显示了*35秒*发起人。甲基C测序数据映射到*35S-SUC2型*获取甲基化信息的转基因序列。

**图2。**
全基因组甲基化分析*亚洲1-1*突变体及其比较*亚洲1-1*带有*ibm1-4型*和*关系型数据*突变体。(A类)超-DMR分析。(左侧)超-DMR的组成*亚洲1-1*,*ibm1-4型*、和*关系型数据*突变体。基因，蛋白质编码基因中的DMRs，但不是TE；IG，基因间区；其他，与假基因、miRNAs、rRNAs等其他特征重叠的DMR。；TE、TE中的DMRs而不是蛋白质编码基因；TE+基因，TEs和蛋白编码基因中的DMR。(赖特)重叠或唯一于*asi1-1、ibm1-4*、和*关系型数据*突变体。在少数情况下，当一个突变体中的一个区域与另一个突触中的两个区域重叠时，我们从*亚洲1-1*,*ibm1-4型*、和*关系型数据*，按顺序。(B类)方框图显示了为所示亚组中的超-DMR计算的平均CG、CHG或CHH甲基化水平的分布。(C类)两个代表性DNA超甲基化区域的快照显示CHG甲基化显著增加，CHH甲基化轻微增加*亚洲1-1*和*ibm1-4型*. (D类)基因体和两侧2-kb区域的平均甲基化水平。每个基因从头到尾排列，并分成20个相等的箱子。上游和下游2-kb区域也被分为20个相等的箱子。计算所有相应区域内60个箱子中每个箱子的加权甲基化水平并绘制。本分析仅使用四倍或更多覆盖率的胞嘧啶。

**图3。**
的规定*IBM1型*ASI1表达。(A类)的示意图*IBM1-L型*和*IBM1-S型*以及用于定量实时PCR的引物的位置。(B类)的相对表达式*IBM1-5′*,*IBM1-3′*,*IBM1-L型*、和*IBM1-S型*在WT和*亚洲1-1*突变体。(C类)长形式和短形式的检测*ibm 1公司*WT中的成绩单，*亚洲1-1*和补充*亚洲1-1*通过Northern印迹分析。(D类)mRNA-seq 3′RACE数据。(顶部)IGB（33）的快照显示*IBM1型*转录和甲基化水平。(底部)3′RACE PCR和测序结果。大写的蓝色字母和小写的橙色字母表示*IBM1型*WT中的成绩单和*亚洲1-1*分别是。中的绿色框*IBM1型*基因结构显示内含子异染色质区（IH）。(E类)根的生长和相对表达*SUC2公司*和*IBM1-L型*WT中的转录物，*亚洲1-1*,*3标记ASI1/ASI1-1*,*IBM1Δ1H/asi1-1*、和*IBM1/asi1-1*. (F类)WT的DNA甲基化敏感PCR分析，*亚洲1-1*,*标记ASI1/ASI1-1*,*IBM1Δ1H/asi1-1*、和*IBM1/asi1-1*在测试的位点，包括盆景(*英国国家标准局*).

**图4。**
调节*AT3G05410型*,*AT1G11270型*、和*AT1G58602型*由ASI1提供。*（顶部）*mRNA-seq数据显示3′区转录水平降低，基因组亚硫酸氢盐测序数据显示DNA甲基化水平、基因结构和3′RACE结果(A类)*AT3G05410型*, (B类)*AT1G11270型*、和(C类)*AT1G58602型*。绿色方框表示内含体T。(底部)3′RACE PCR产物凝胶的照片，5′和3′转录水平的实时RT-PCR分析，以及WT中替代转录物的Northern blot分析，*亚洲1-1*和补充*亚洲1-1*.

**图5。**
ASI1是一种RNA结合蛋白，在内含子异染色质区域富集。(A类)ASI1靶基因不同区域的Pol II占有率。通过ChIP实时RT-PCR测定目标基因5′、内含子TE/异染色质和3′区域的Pol II占有率。(B类)使用抗FLAG抗体的ChIP实时RT-PCR数据*pASI1:：3标记ASI1*仅在测试位点的TE/异染色质区域显示ASI1富集的互补系。WT植株作为阴性对照。所示数据来自三个独立实验中的一个。(C类)体外EMSA显示ASI1与单链RNA结合。A类³²P标记的60-nt单链RNA寡核苷酸和未标记的RNA寡核苷酸分别用作放射性探针和未标记竞争物。B、结合RNA带；F、游离RNA带。

**图6。**
内含子异染色质基因选择性多聚腺苷化的ASI1依赖性调控的假设模型。(A类)ASI1分别通过BAH结构域和RRM基序与内含子异色区和新生前体mRNA结合。前信使核糖核酸与ASI1的结合诱导形成有利于3′末端聚腺苷酸化而非近端聚腺苷酸化的结构。(B类)在缺乏ASI1的情况下，前mRNA形成有利于近端多聚腺苷化的结构，导致全长转录物的积累减少。灰色方框代表外显子。

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

蛋白质复合体调节内含子异染色质基因的RNA加工拟南芥.
段CG、王X、张L、熊X、张Z、唐K、潘L、徐CC、徐H、陶娃、张H、朱JK。段庆群等。美国国家科学院院刊2017年8月29日；114（35）：E7377-E7384。doi:10.1073/pnas.1710683114。Epub 2017年8月14日。美国国家科学院院刊2017。 PMID：28808009 免费PMC文章。
拟南芥EDM2促进IBM1末端多聚腺苷化并调节基因组DNA甲基化模式。
Lei M、La H、Lu K、Wang P、Miki D、Ren Z、Duan CG、Wang X、Tang K、Zeng L、Yang L、Zhang H、Nie W、Liu P、Zhou J、Liu R、Zhong Y、Liu D、Zhu JK。 Lei M等人。美国国家科学院院刊2014年1月7日；111(1):527-32. doi:10.1073/pnas.1320106110。Epub 2013年11月18日。美国国家科学院院刊，2014年。 PMID：24248388 免费PMC文章。
FPA和IBM2的拮抗作用调节含有异染色质的基因的转录处理。
Deremetz A、Le Roux C、Idir Y、Brousse C、Agorio A、Gy I、Parker JE、BouchéN。 Deremetz A等人。植物生理学。2019年5月；180(1):392-403. doi:10.1104/pp.18.01106。Epub 2019年2月27日。植物生理学。2019 PMID：30814131 免费PMC文章。
异染色质蛋白与拟南芥异染色素基因沉默的控制。
费舍尔A、霍夫曼I、诺曼K、路透社G。 Fischer A等人。植物生理学杂志。2006年2月；163(3):358-68. doi:10.1016/j.jplph.2005.10.015。Epub 2005年12月27日。植物生理学杂志。2006 PMID：16384625 审查。
通过活性DNA去甲基化防止转录基因沉默。
卡普尔A、阿吉乌斯F、朱JK。 Kapoor A等人。 FEBS信函。2005年10月31日；579(26):5889-98. doi:10.1016/j.febslet.2005.08.039。Epub 2005年8月31日。 FEBS信函。2005 PMID：16162337 审查。

查看所有类似文章

引用人

人类癌症中的选择性多聚腺苷酸化定量性状甲基化图谱为APA的分子机制提供了线索。
Li Y、龚J、Sun Q、Vong EG、Cheng X、Wang B、Yuan Y、Jin L、Gamazon ER、Zhou D、Lai M、Zhang D。李毅等。美国人类遗传学杂志。2024年3月7日；111(3):562-583. doi:10.1016/j.ajhg.2024.01.010。Epub 2024年2月16日。美国人类遗传学杂志。2024 PMID：38367620
拟南芥EDM2、EDM3和IBM2突变体的生长缺陷和增强的基础免疫是遗传连锁的。
王J，Eulgem T。王杰等。公共科学图书馆一号。2024年2月8日；19（2）：e0291705。doi:10.1371/journal.pone.0291705。eCollection 2024年。公共科学图书馆一号。2024 PMID：38329997 免费PMC文章。
两个与褐飞虱抗性相关的主要基因座的鉴定及功能鉴定(褐飞虱（Stál）)派生自野生稻.
Srivastava A、Pusururi M、Balakrishnan D、Vattikuti JL、Neelamraju S、Sundaram RM、Mangrauthia SK、Ram T。 Srivastava A等人。基因（巴塞尔）。2023年11月11日；14(11):2066. doi:10.3390/genes14112066。基因（巴塞尔）。2023 PMID：38003009 免费PMC文章。
西瓜果实成熟过程中交替剪接和交替聚腺苷酸化的综合分析(西瓜).
于毅、刘福毅、任毅、张杰、李明、田斯、王杰、廖斯、龚G、张赫、郭斯。 Yu Y等。国际分子科学杂志。2023年10月18日；24(20):15333. doi:10.3390/ijms242015333。国际分子科学杂志。2023 PMID：37895011 免费PMC文章。
DNA甲基化酶和去甲基化酶对拟南芥乙烯信号通路基因甲基化和表达的影响。
姜瑜、张S、陈凯、夏X、陶波B、孔伟。姜毅等。功能整合基因组学。2023年5月2日；23(2):143. doi:10.1007/s10142-023-01069-1。功能整合基因组学。2023 PMID：37127698

查看所有“被引用”文章

参考文献

1. Cao X，Jacobsen SE。拟南芥DRM甲基转移酶在DNA甲基化和基因沉默中的作用。当前生物量。2002;12(13):1138–1144.-公共医学
1. Zhang X，等。拟南芥DNA甲基化的全基因组高分辨率定位和功能分析。单元格。2006;126(6):1189–1201.-公共医学
1. Henderson IR，Jacobsen SE。植物的表观遗传。自然。2007;447(7143):418–424.-公共医学
1. Law JA，Jacobsen SE。建立、维持和修改动植物DNA甲基化模式。Nat Rev基因。2010;11(3):204–220.-项目管理咨询公司-公共医学
1. Matzke M、Kanno T、Daxinger L、Huettel B、Matzke AJ。植物中RNA介导的染色质沉默。当前操作细胞生物学。2009;21(3):367–376.-公共医学

出版物类型

行动
行动

MeSH术语

行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动

关联数据

行动
- 在PubMed中搜索
- 在GEO中搜索
行动
- 在PubMed中搜索
- 在GEO中搜索

赠款和资金

LinkOut-更多资源

[1] Cao X，Jacobsen SE。拟南芥DRM甲基转移酶在DNA甲基化和基因沉默中的作用。当前生物量。2002;12(13):1138–1144.-公共医学

[2] Cao X，Jacobsen SE。拟南芥DRM甲基转移酶在DNA甲基化和基因沉默中的作用。当前生物量。2002;12(13):1138–1144.-公共医学

[3] Zhang X，等。拟南芥DNA甲基化的全基因组高分辨率定位和功能分析。单元格。2006;126(6):1189–1201.-公共医学

[4] Zhang X，等。拟南芥DNA甲基化的全基因组高分辨率定位和功能分析。单元格。2006;126(6):1189–1201.-公共医学

[5] Henderson IR，Jacobsen SE。植物的表观遗传。自然。2007;447(7143):418–424.-公共医学

[6] Henderson IR，Jacobsen SE。植物的表观遗传。自然。2007;447(7143):418–424.-公共医学

[7] Law JA，Jacobsen SE。建立、维持和修改动植物DNA甲基化模式。Nat Rev基因。2010;11(3):204–220.-项目管理咨询公司-公共医学

[8] Law JA，Jacobsen SE。建立、维持和修改动植物DNA甲基化模式。Nat Rev基因。2010;11(3):204–220.-项目管理咨询公司-公共医学

[9] Matzke M、Kanno T、Daxinger L、Huettel B、Matzke AJ。植物中RNA介导的染色质沉默。当前操作细胞生物学。2009;21(3):367–376.-公共医学

[10] Matzke M、Kanno T、Daxinger L、Huettel B、Matzke AJ。植物中RNA介导的染色质沉默。当前操作细胞生物学。2009;21(3):367–376.-公共医学

将引文保存到文件

电子邮件引文

添加到集合

添加到我的书目

您保存的搜索

为外部引文管理软件创建文件

您的RSS源

RNA-结合蛋白通过控制内含子异染色质基因IBM1的mRNA处理调节植物DNA甲基化

附属

RNA-结合蛋白通过控制内含子异染色质基因IBM1的mRNA处理调节植物DNA甲基化

作者

附属

摘要

利益冲突声明

数字

类似文章

引用人

参考文献

出版物类型

MeSH术语

物质

关联数据

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

分子生物学数据库

研究材料

摘要

利益冲突声明

数字

类似文章

引用人

参考文献

出版物类型

MeSH术语

物质

关联数据

相关信息

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

分子生物学数据库

研究材料