NIBS何新建連發PlantCell、PLOSGenetics

　　北京生命科學研究所的何新建博士帶領的課題組，主要利用模式植物擬南芥為研究材料，運用遺傳學研究方法，結合蛋白、生化和分子生物學手段，研究DNA甲基化和組蛋白修飾的分子機理，并研究它們在基因表達調控和生長發育等方面的作用。近期，何新建博士帶領的兩項重要學術成果，分別發表在國際權威學術期刊《Plant Cell》和《PLOS Genetics》。

　　何新建研究員2004年獲中科院遺傳與發育生物學研究所博士學位，先后在美國愛荷華大學、加州大學河濱分校從事博士后研究，2010年至今為北京生命科學研究所研究員，研究方向為DNA甲基化和組蛋白修飾引起的染色質變化對于基因組穩定性、基因表達調控、基因組印記和轉基因沉默具有重要作用。研究成果曾經多次發表在PLoS Genet、Plant Cell、Nucleic Acids Res、PNAS、EMBO J、Nature、Cell、Genes Dev等國際學術期刊。

　　5月12日，在何新建博士的帶領下，來自中國農業大學和北京生命科學研究所的研究人員，在國際權威期刊《PLOS Genetics》發表題為“Two Components of the RNA-Directed DNA Methylation Pathway Associate with MORC6 and Silence Loci Targeted by MORC6 in Arabidopsis”的研究成果。SU(VAR)3-9同系物SUVH9和雙鏈RNA結合蛋白IDN2，被認為是擬南芥中一條RNA指導的DNA甲基化（RdDM）途徑的組分。該研究小組之前發現，SUVH9可與MORC6相互作用，但是這種相互作用如何導致轉錄沉默，仍然還不明確。

　　在這項研究中，研究人員通過遺傳分析（文庫制備是使用Illumina的NEBNext Ultra RNA Library Prep Kit，深度測序是在Illumina的Hiseq 2500平臺上進行的）表明，SUVH2和SUVH9可以在與MORC6相同的途徑中起作用，或者與MORC6或協同作用，調節轉錄沉默。此外，該研究小組證明，IDN2與MORC6相互作用，并介導一小部分MORC6靶位點的沉默。像SUVH2、SUVH9和IDN2一樣，其他RdDM組件——包括Pol IV、Pol V、RDR2和DRM2，也是一部分MORC6靶位點轉錄沉默所必需的。以前有研究表明，MORC6可通過異染色質凝聚而調節轉錄沉默。這項研究證明，SWI/SNF核染質重構復合物組件SWI3B、SWI3C和SWI3D，可與MORC6以及SUVH9相互作用，然后調節轉錄沉默。這些結果表明，RdDM組件不僅參與DNA甲基化，而且參與MORC6介導的異染色質凝聚。這項研究說明了DNA甲基化如何與異染色質凝聚連接，從而增強甲基化基因組區域的轉錄沉默。

　　4月25日，何新建博士帶領的研究小組還在國際權威植物學期刊《Plant Cell》發表了另一項研究成果，題為“The SUMO E3 ligase-like proteins PIAL1 and PIAL2 interact with MOM1 and form a novel complex required for transcriptional silencing”，該研究報道了泛素連接酶類似蛋白PIAL1和PIAL2參與基因轉錄沉默，并闡明了其作用機制。

　　植物基因組上的轉座子元件和其它重復DNA序列以及外源轉基因，是DNA甲基化的重要靶點。DNA甲基化介導這些位點的轉錄沉默，有助于維持基因組的穩定性。目前，對于植物基因組DNA甲基化建立和維持的機制，我們已經有了較深入的理解，但是對于DNA甲基化介導轉錄沉默的機制卻知之甚少。模式植物擬南芥中的MOM1是一個參與基因轉錄沉默的重要組分，在MOM1的突變體中，基因的轉錄沉默狀態受到影響，但是DNA甲基化和組蛋白修飾的水平并未發生明顯改變。過去十多年來，雖然有很多MOM1的相關研究，但是對其調控轉錄沉默的基本機制并不清楚。

　　何新建實驗室通過新的遺傳篩選系統，篩選參與轉錄沉默的基因，發現了一個編碼E3泛素連接酶類似蛋白的基因PIAL2，該基因參與轉基因以及很多轉座元件和其它DNA重復序列的轉錄沉默。進一步研究發現，PIAL2和PIAL1蛋白序列高度同源，以功能部分冗余的方式參與轉錄沉默。通過免疫親和純化結合質譜檢測，并運用免疫共沉淀實驗進行驗證，發現PIAL1和PIAL2之間相互作用并且都能夠結合MOM1。通過凝膠過濾層析，發現PIAL1、PIAL2和MOM1在體內相互作用形成一個穩定的大分子蛋白復合體，其中PIAL2或MOM1的缺失都會影響該蛋白復合體形成。通過對PIAL2蛋白進行進一步研究發現，其負責E3泛素連接酶活性的保守的RING結構域和SIM結構域的突變并不影響該蛋白在轉錄沉默方面的功能，而RING結構域的N端的一個未知功能的區域負責直接結合MOM1。 MOM1蛋白能夠在體內形成二聚體，負責二聚體形成的重要結構域CMM2同時也是結合PIAL1和PIAL2所必需的。該研究表明PIAL1和PIAL2這兩個E3泛素連接酶類似蛋白通過結合MOM1形成穩定的大分子蛋白復合體，該復合體在介導異染色質轉錄沉默方面發揮重要作用。