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IBM1,一个含 JmjC 结构域的组蛋白去甲基化酶,通过表观遗传调控 RDR2 和 DCL3 的表达,参与调控 RNA 指导的 DNA 甲基化,在拟南芥中。

IBM1, a JmjC domain-containing histone demethylase, is involved in the regulation of RNA-directed DNA methylation through the epigenetic control of RDR2 and DCL3 expression in Arabidopsis.

机构信息

National Institute of Biological Sciences, No. 7, Science Park Road, Zhongguancun Life Science Park, Beijing, 102206, China.

出版信息

Nucleic Acids Res. 2012 Oct;40(18):8905-16. doi: 10.1093/nar/gks647. Epub 2012 Jul 5.

Abstract

Small RNA-directed DNA methylation (RdDM) is an important epigenetic pathway in Arabidopsis that controls the expression of multiple genes and several developmental processes. RNA-DEPENDENT RNA POLYMERASE 2 (RDR2) and DICER-LIKE 3 (DCL3) are necessary factors in 24-nt small interfering RNA (siRNA) biogenesis, which is part of the RdDM pathway. Here, we found that Increase in BONSAI Methylation 1 (IBM1), a conserved JmjC family histone demethylase, is directly associated with RDR2 and DCL3 chromatin. The mutation of IBM1 induced the hypermethylation of H3K9 and DNA non-CG sites within RDR2 and DCL3, which repressed their expression. A genome-wide analysis suggested that the reduction in RDR2 and DCL3 expression affected siRNA biogenesis in a locus-specific manner and disrupted RdDM-directed gene repression. Together, our results suggest that IBM1 regulates gene expression through two distinct pathways: direct association to protect genes from silencing by preventing the coupling of histone and DNA methylation, and indirect silencing of gene expression through RdDM-directed repression.

摘要

小 RNA 指导的 DNA 甲基化 (RdDM) 是拟南芥中一种重要的表观遗传途径,它控制着多个基因和几个发育过程的表达。RNA 依赖性 RNA 聚合酶 2 (RDR2) 和 DICER-LIKE 3 (DCL3) 是 24 个核苷酸小干扰 RNA (siRNA) 生物发生的必要因素,这是 RdDM 途径的一部分。在这里,我们发现,保守的 JmjC 家族组蛋白去甲基酶 BONSAI Methylation 1 (IBM1) 的增加与 RDR2 和 DCL3 染色质直接相关。IBM1 的突变诱导了 RDR2 和 DCL3 中 H3K9 和非 CG 位点的 DNA 超甲基化,从而抑制了它们的表达。全基因组分析表明,RDR2 和 DCL3 表达的减少以特定于基因座的方式影响 siRNA 的生物发生,并破坏了 RdDM 指导的基因抑制。总之,我们的结果表明,IBM1 通过两种不同的途径调节基因表达:直接关联以防止组蛋白和 DNA 甲基化的偶联,从而保护基因免受沉默;以及通过 RdDM 指导的抑制间接沉默基因表达。

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