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双链 RNA 结合蛋白 DRB2 和 DRB4 对拟南芥中聚合酶 IV 依赖的 siRNA 水平有拮抗作用。

Double-stranded RNA binding proteins DRB2 and DRB4 have an antagonistic impact on polymerase IV-dependent siRNA levels in Arabidopsis.

机构信息

Université de Perpignan Via Domitia, CNRS UMR5096 LGDP, 66860 Perpignan Cedex, France.

出版信息

RNA. 2011 Aug;17(8):1502-10. doi: 10.1261/rna.2680711. Epub 2011 Jun 23.

Abstract

Biogenesis of the vast majority of plant siRNAs depends on the activity of the plant-specific RNA polymerase IV (PolIV) enzyme. As part of the RNA-dependent DNA methylation (RdDM) process, PolIV-dependent siRNAs (p4-siRNAs) are loaded onto an ARGONAUTE4-containing complex and guide de novo DNA methyltransferases to target loci. Here we show that the double-stranded RNA binding proteins DRB2 and DRB4 are required for proper accumulation of p4-siRNAs. In flowers, loss of DRB2 results in increased accumulation of p4-siRNAs but not ta-siRNAs, inverted repeat (IR)-derived siRNAs, or miRNA. Loss of DRB2 does not impair uniparental expression of p4-dependent siRNAs in developing endosperm, indicating that p4-siRNA increased accumulation is not the result of the activation of the polIV pathway in the male gametophyte. In contrast to drb2, drb4 mutants exhibit reduced p4-siRNA levels, but the extent of this reduction is variable, according to the nature and size of the p4-siRNAs. Loss of DRB4 also leads to a spectacular increase of p4-independent IR-derived 24-nt siRNAs, suggesting a reallocation of factors from p4-dependent to p4-independent siRNA pathways in drb4. Opposite effects of drb2 and drb4 mutations on the accumulation of p4-siRNAs were also observed in vegetative tissues. Moreover, transgenic plants overexpressing DRB2 mimicked drb4 mutants at the morphological and molecular levels, confirming the antagonistic roles of DRB2 and DRB4.

摘要

植物中绝大多数 siRNA 的生物发生都依赖于植物特异性 RNA 聚合酶 IV(PolIV)酶的活性。作为 RNA 依赖性 DNA 甲基化(RdDM)过程的一部分,PolIV 依赖性 siRNAs(p4-siRNAs)被加载到含有 ARGONAUTE4 的复合物上,并指导从头 DNA 甲基转移酶靶向靶位点。在这里,我们表明双链 RNA 结合蛋白 DRB2 和 DRB4 是 p4-siRNAs 正确积累所必需的。在花朵中,DRB2 的缺失导致 p4-siRNAs 的积累增加,但 ta-siRNAs、反向重复(IR)衍生的 siRNAs 或 miRNA 则不会增加。DRB2 的缺失并不损害 p4 依赖性 siRNAs 在发育胚乳中的单亲表达,表明 p4-siRNA 积累的增加不是雄性配子体中 polIV 途径激活的结果。与 drb2 相反,drb4 突变体表现出 p4-siRNA 水平降低,但降低的程度根据 p4-siRNAs 的性质和大小而有所不同。DRB4 的缺失还导致 p4 非依赖性 IR 衍生的 24-nt siRNAs 显著增加,表明因子从 p4 依赖性 siRNA 途径重新分配到 p4 非依赖性 siRNA 途径。在营养组织中也观察到 drb2 和 drb4 突变对 p4-siRNAs 积累的相反影响。此外,过表达 DRB2 的转基因植物在形态和分子水平上模拟了 drb4 突变体,证实了 DRB2 和 DRB4 的拮抗作用。

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