戚益军研究组在Molecular Cell发表论文报道一种全新的不依赖于Dicer产生的小RNA介导的DNA甲基化通路

2015年12月17日，戚益军研究组在Molecular Cell杂志在线发表题为“A Dicer-Independent Route for Biogenesis of siRNAs that Direct DNA Methylation in Arabidopsis”的研究论文。该论文首次报道了一种全新的不依赖Dicer产生的小RNA，sidRNA。sidRNA可作为初始信号在DNA甲基化建立的起始阶段发挥着重要作用。

DNA甲基化是一种真核生物中非常保守的表观遗传修饰，它在转座子沉默、维持基因组稳定性和基因表达调控等方面都有重要功能。普遍认为，在植物中，从头建立DNA甲基化由一类Dicer-like 3 (DCL3) 加工产生的长度为24个核苷酸的小RNA所介导。戚益军研究组利用高通量测序意外发现，在拟南芥四个DCL蛋白同时缺失的突变体植物中，仍然存在着较高的DNA甲基化水平；更有意思的是，他们发现DCL缺失突变体中存在一类长度为20～60个核苷酸的小RNA，这类不依赖于DCL的小RNA被命名为sidRNA。研究发现，这些sidRNA通常具有相同的5’末端，而3’末端则呈现出一个核苷酸差异的阶梯状分布，并且它们的产生需要3’-5’核酸外切酶Atrimmer1和Atrimmer2的参与。进一步研究发现，sidRNA可与效应蛋白AGO4结合并将AGO4招募至靶标DNA位点，从而介导靶标DNA的甲基化。

一个本来没有甲基化的DNA位点一开始是如何被甲基化的？这是一个很重要但一直悬而未决的问题。戚益军研究组的发现为DNA甲基化的起始提供了一种合理的全新解释：一个没有甲基化的DNA位点转录出长的单链RNA，其中少量RNA的5’末端可直接与AGO4结合，随后被Atrimmer从3’末端修剪产生成熟的sidRNA， sidRNA/AGO4复合体作为初始信号招募DNA甲基转移酶，进而完成DNA甲基化的从头建立

清华大学生命学院博士后叶瑞强，北京大学生命学院博士生陈祖龙和清华大学生命学院博士生连璧为该论文的共同第一作者。戚益军教授为该论文的通讯作者。该研究获得了清华-北大生命科学联合中心和国家自然科学基金委的经费支持。

论文链接： http://www.cell.com/molecular-cell/abstract/S1097-2765(15)00907-7