DNA甲基化是表觀(guān)遺傳修飾中的一個(gè)重要組成部分，可以通過(guò)改變染色質(zhì)的結構，DNA的穩定性以及DNA和蛋白質(zhì)的結合程度調控基因表達。在植物DNA甲基化的建立和維持過(guò)程中，植物特有的RNA聚合酶V（Pol V）通過(guò)轉錄出的非編碼RNA招募一系列下游因子實(shí)現對DNA的甲基化。目前，以Pol V為核心的DNA甲基化復合體已經(jīng)鑒定出了多個(gè)組分成員，但作為復合體核心Pol V的轉錄行為如何調控卻并不清楚。同時(shí)，植物中獨立進(jìn)化出的Pol V是否于Pol II存在相互調控也鮮有研究。

中國科學(xué)院華南植物園的陳琛研究團隊最近的研究發(fā)現，真核生物中保守的Pol II轉錄延伸因子SPT6L能與Pol V在體內形成復合物并共定位于富含轉座子的基因間區（圖1）。SPT6L的缺失導致DNA甲基化水平顯著(zhù)下降，但卻不影響Pol V在基因組上的結合。進(jìn)一步研究發(fā)現，SPT6L突變并不影響參與決定DNA甲基化水平的一系列因子如DNA甲基轉移酶、去甲基化酶以及小RNA的變化（圖2）。最后，通過(guò)對比檢測Pol V的新生轉錄產(chǎn)物，發(fā)現SPT6L的缺失顯著(zhù)降低了Pol V轉錄產(chǎn)物的豐度以及長(cháng)度（圖3），表明SPT6L在Pol V轉錄延伸過(guò)程中發(fā)揮重要作用。DNA甲基化通常與基因和轉座子的轉錄沉默緊密相連，有意思的是，本項研究發(fā)現Pol V與Pol II在招募轉錄延伸因子SPT6L上呈現競爭關(guān)系（圖4），而SPT6L的缺失均能顯著(zhù)降低Pol II1及Pol V在DNA上轉錄活性（圖3）。這一結果表明Pol II與Pol V對轉錄延伸因子的競爭也可能成為除DNA甲基化外控制基因和轉座子表達的新層次。

本項研究結果于2024年5月25日發(fā)表在Nature Communications（https://www.nature.com/articles/s41467-024-48940-8；IF=17.694，圖5）上。劉玉娟博士為這篇文章的第一作者，陳琛研究員和王昌虎副研究員為共同通訊作者。此外廣東省農業(yè)科學(xué)院的舒潔博士、劉軍研究員；中國科學(xué)院華南植物園的張志博士、丁寧博士、劉錦源；加拿大農業(yè)部的崔玉海研究員也參與了該項工作。該項研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項目和青年項目、廣州市科技計劃項目的資助。

                        圖1：SPT6L和Pol V在體內形成復合物并且共定位于基因間區

圖2：SPT6L突變降低DNA甲基化但不影響DNA甲基化組分蛋白因子和小RNA的表達

圖3：SPT6L突變降低Pol V的轉錄產(chǎn)物的豐度和長(cháng)度

圖4：Pol II與Pol V在招募SPT6L上存在競爭關(guān)系

圖5：發(fā)表文章首頁(yè) 

1. Chen C, Shu J, Li C, et al. RNA polymerase II-independent recruitment of SPT6L at transcription start sites in Arabidopsis. Nucleic Acids Res. 2019;47(13):6714-6725. doi:10.1093/nar/gkz465