近日，JIPB 在線發(fā)表了中國科學(xué)院上海植物逆境生物學(xué)中心郎曌博團(tuán)隊(duì)題為 “The mechanism and function of active DNA demethylation in plants”的綜述論文）。該文章概述了最新的植物中DNA去甲基化的調(diào)控機(jī)理，以及其在模式植物和作物中的生物學(xué)功能。

DNA 甲基化修飾主要指5-甲基胞嘧啶（5mC），它是一種可逆的表觀遺傳修飾。在植物中，基因組上的5mC 可以由ROS1 家族蛋白介導(dǎo)切掉，之后再由堿基修復(fù)機(jī)制合成非甲基化胞嘧啶，從而造成基因組的DNA 去甲基化。因此，ROS1 家族蛋白也被稱為 DNA去甲基化酶（擬南芥中有四個(gè)DNA去甲基化酶編碼基因，包括AtROS1，AtDME， AtDML2和AtDML3）。

該綜述總結(jié)了最新的DNA去甲基化的分子機(jī)理，著重概述了調(diào)控ROS1功能的IDM 和SWR1蛋白復(fù)合體，以及調(diào)控DME的FACT復(fù)合體。IDM復(fù)合體中的DNA甲基化結(jié)合蛋白MBD7結(jié)合高度甲基化的基因組區(qū)域，通過招募其他的抗沉默因子IDM1, IDM2和IDM3形成蛋白復(fù)合體，IDM1催化組蛋白乙酰化，形成有利于AtROS1工作的染色質(zhì)環(huán)境。SWR1復(fù)合體中的MBD9和NPX1可以與IDM1催化形成的乙?；M蛋白結(jié)合，從而促進(jìn)SWR1復(fù)合體調(diào)控積累H2A.Z， H2A.Z可以與ROS1互作從而調(diào)控 DNA去甲基化和抗基因沉默。

DNA甲基化是重要的表觀遺傳標(biāo)記，在植物的生長發(fā)育過程中具有重要的作用。該綜述總結(jié)了DNA 去甲基化通路在植物生長發(fā)育以及脅迫相應(yīng)中的最新研究成果: 1）DME和ROS1在調(diào)控印跡基因表達(dá)中的作用; 2）重點(diǎn)闡述了在近期發(fā)現(xiàn)的DNA去甲基化在果實(shí)發(fā)育和成熟中的作用; 3）總結(jié)了DNA去甲基化在生物和非生物脅迫中的重要作用；4）在根瘤發(fā)育和根瘤固氮中具有重要作用。

同時(shí)，該綜述論文也提出，DNA去甲基化研究中尚待解決的問題，例如DNA去甲基化酶是如何精準(zhǔn)的作用到靶位點(diǎn)上，目前除了在擬南芥中發(fā)現(xiàn)的IDM, SWR1及FACT復(fù)合體外，是否有其他的途徑，而且在其他作物如番茄中DNA去甲基化酶的精準(zhǔn)調(diào)控機(jī)理都還未被發(fā)掘。另外，該論文提出把表觀遺傳學(xué)結(jié)合目前熱門的基因編輯應(yīng)用到作物上，從而引入表觀遺傳變異以增加表型的多樣性，這對(duì)于改良農(nóng)藝性狀，加速遺傳育種具有重要的經(jīng)濟(jì)學(xué)意義。

中科院植物逆境中心郎曌博組助理研究員劉瑞娥為論文的第一作者，郎曌博研究員為論文的通訊作者，相關(guān)工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)的資助。