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发现新蛋白复合体控制异染色质化介导的 RNA 加工机制
2017-10-17
研究发现新的蛋白复合体控制异染色质化介导的 RNA 加工机制
近日，中国科学院上海植物逆境生物学研究中心朱健康研究组和段成国研究组，以 A protein complex regulates RNA processing of intronic heterochromatin-containing genes in Arabidopsis 为题的研究论文，在线发表在 PNAS 上。研究利用生物化学手段鉴定到一个染色质调控因子 ASI1 的互作蛋白 -AIPP1(ASI1 IMMUNOPRECIPITATION PROTEIN 1)，发现 AIPP1 可作为“桥梁”蛋白介导 ASI1 和 EDM2 在细胞内的互作，形成蛋白复合体共同在内含子含有异染色质组分基因的 RNA 正确加工中起作用。
在真核生物的基因组中，转座子和重复序列（transposable and repetitive elements, TREs）占很大比例，其中很多 TRE 插入到基因的内含子区，如人类和小鼠基因组中 60% 的转座子位于内含子中，玉米超过 10% 的内含子含有大于 1kb 的转座子插入。这些内含子 TRE 常被 DNA 甲基化和组蛋白分子标记修饰而异染色质化。通常来说，异染色质化对于临近基因的表达具有抑制效应，研究发现，内含子中 TRE 等异染色质组分的插入并不影响所在基因的正常表达，但对于其中的机制尚不清楚。
在此前的研究中，发现染色质调控因子 ASI1 (ANTI-SILENCING 1) 和组蛋白 H3K9me2 结合蛋白 EDM2（enhanced downy mildew 2）能够与内含子中的异染色质组分互作控制所在基因在末端进行多聚腺苷酸化（polyA），从而促进全长转录本的产生，即异染色质化介导的 RNA 加工机制。ASI1 与 EDM2 功能相似，但二者在 RNA 加工途径中的互作机制并不清楚。研究人员利用生化手段鉴定到 ASI1 的潜在互作蛋白：AIPP1，AIPP2，AIPP3 以及 CPL2。AIPP1 能够作为“桥梁”蛋白介导 ASI1 和 EDM2 在细胞内的连接，并形成一个蛋白复合体—AAE 复合体（ASI1-AIPP1-EDM2）。与 ASI1 和 EDM2 类似，AIPP1 功能缺失突变导致大量内含子含有 TRE 的基因产生大量短转录本，而功能性全长转录本几乎消失，其中包括组蛋白 H3K9me2 去甲基化酶编码基因 IBM1。IBM1 能够抑制蛋白编码基因的 CHG 超甲基化，因此在 aipp1 突变体中，基因编码区发生 CHG 高甲基化。值得注意的是，含有 PHD 结构域的 AIPP2，含有 BAH 结构域的 AIPP3 和 CPL2 三者之间也能形成一个复合体，并且其在 RNA 加工机制中的作用与 AAE 复合体之间显著不同，说明异染色质介导的 RNA 加工通路存在着更复杂的调控机制。该研究对理解高等真核生物中表观遗传修饰介导的异染色质沉默，与 RNA 加工机制之间的互作关系具有重要意义。
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