点击上方「BioArt植物」↑关注我们！

DNA甲基化是一类重要的表观遗传标记，对维持基因组的稳定性有着重要的意义。植物DNA甲基化严格受到组蛋白修饰H3K9me2的调控。植物中H3K9的甲基化主要由植物特有的SUVH家族蛋白来完成，通过其SRA结构域结合甲基化的DNA，并通过其SET结构域来进行组蛋白甲基化。然而这类酶的生化调控机制却研究很少。

2018年8月27日，PNAS杂志在线发表了中科院分子植物卓越中心/植物生理生态研究所植物逆境生物学研究中心植物分子遗传国家重点实验室杜嘉木课题组和美国加州大学洛杉矶分校Steven Jacobsen课题组合作完成的题为“Mechanistic insights into plant SUVH family H3K9 methyltransferases and their binding to context-biased non-CG DNA methylation”的研究论文。该论文从结构生物学、生物化学、基因组学等层面多角度的对植物特有的SUVH家族组蛋白H3K9甲基化酶开展了研究，发现了这类酶的调控机制，并成功解析了植物CHG位点甲基化序列偏好性的分子基础。

在这项最新的研究中，研究人员首先对SUVH家族成员SUVH6开展了结构生物学研究，测定了SUVH6与甲基化的DNA、辅因子SAM等不同组合的多个状态的复合物的晶体结构。通过结构分析，发现SUVH6的肽底物结合通道受到自身的自抑制调控。并且，SUVH家族的蛋白结合甲基化DNA更依赖于其thumb loop，而不同于哺乳动物的UHRF1更依赖于NKR finger。

SUVH6受到自抑制调控

在上述基础上，研究人员测定了SUVH4/5/6三个同源冗余基因和不同序列的甲基化DNA的结合常数，发现植物中负责H3K9甲基化的主效基因SUVH4更加偏好CAG/CTG甲基化，SUVH5更偏好CCG甲基化，SUVH6则没有偏好性，成功的解释了拟南芥中CAG/CTG甲基化明显高于CCG甲基化的原因。合作方的全基因组Chip-seq实验也验证了这个解释。本项研究大大加深了人们对SUVH家族甲基化酶的调控和体内序列偏好性的认识。

不同SUVH家族成员有不同的序列偏好性

逆境中心研究生李雪琴是该论文的共同第一作者，杜嘉木研究员和Steven Jacobsen教授是该论文的共同通讯作者。该研究工作受到了科技部国家重点研发计划，基金委，植物分子遗传国家重点实验室，以及中科院的经费资助。

值得一提的是，杜嘉木研究组主要研究方向为结构生物学和表观遗传学。近一年内，该课题组在表观遗传领域发表了一系列重要论文。

2018年8月6日，中国科学院分子植物卓越中心植物逆境生物学研究中心植物分子遗传国家重点实验室杜嘉木课题组与美国威斯康辛大学钟雪花课题组合作在国际核心学术期刊Nature Genetics上发表了题为“EBS is a bivalent histone reader that regulates floral phase transition in Arabidopsis”的研究论文。该研究综合利用结构生物学、生物化学、细胞生物学以及植物分子遗传学等多种研究手段相结合的方式，揭示了组蛋白甲基化修饰“阅读器” EARLY BOLTING IN SHORT DAYS（EBS）在拟南芥开花调控中的作用机制。

2018年6月21日，中科院分子植物卓越中心植物逆境生物学研究中心植物分子遗传国家重点实验室杜嘉木课题组和威斯康辛大学麦迪逊分校钟雪花研究组合作在Nature Communications 杂志在线发表了完成的题为“Dual recognition of H3K4me3 and H3K27me3 by a plant histone reader SHL”的研究论文，该研究综合利用结构生物学、生物化学、植物分子遗传学和基因组学等手段联合揭示了植物特有的组蛋白识别蛋白SHL（SHORT LIFE）通过自身BAH结构域和PHD结构域分别识别抑制性组蛋白修饰H3K27me3和活性组蛋白修饰H3K4me3的分子机制。

2017年12月12日，The Plant Cell杂志在线发表了中科院上海生科院植物逆境中心杜嘉木课题组和中科院遗传发育所曹晓风院士课题组合作完成的题为“Structure of the Arabidopsis JMJ14-H3K4me3 Complex Provides Insight into the Substrate Specificity of KDM5 Subfamily Histone Demethylases”的研究论文，该研究利用结构生物学，生物化学和细胞生物学等手段揭示了KDM5亚家族组蛋白去甲基化酶的底物识别机制。

点击底部“阅读原文”查看论文原文。