迷人的植物表观基因组

为了庆祝第四个国际植物日，来自基因组生物学的多米尼克·莫诺深入研究了植物表观基因组学的复杂世界。

表观遗传学是指在不改变DNA序列的情况下影响基因活性和表达的机制。表观遗传过程在植物和动物中都很重要，但植物特别依赖表观遗传机制，因为它们提供了一种改变基因活性的快速方法。这是因为，作为固着有机体，植物不能在需要的时候进入一个更理想的环境，而是需要迅速改变它们的生理。

基因组生物学刚刚推出了一期关于植物表观基因组学的专刊，其中包括对植物表观遗传机制和遗传的最新见解。

DNA甲基化的秘密

在植物中，DNA甲基化存在于DNA中的三种不同类型的核苷酸位点：CG、CHG和CHH。这些不同的甲基化背景反映了参与DNA甲基化沉积和维持的不同途径。CG甲基化通常存在于基因体中（称为基因体甲基化，或gbM），由VIM和MET1协同作用沉积。

CHG甲基化通过H3K9me2和CMT3的反馈环沉积和维持，CHH甲基化通过RNA定向DNA甲基化（RdDM）途径维持。CHH甲基化普遍存在于沉默转座因子（TEs）中。

虽然我们知道CG甲基化存在于基因体中，但它的起源和功能仍然是一个活跃的争论领域。Robert Schmitz研究了77种植物的转录体，包括开花植物，也包括针叶树、藻类和基生植物，并研究了色甲基化酶（CMT）的进化，以了解gbM的进化。他们的结论是，gbM依赖于所有被检测的植物物种中的CMT或CMT同源物，而不仅仅限于开花植物。

我们也刚刚开始梳理DNA甲基化的遗传机制，以及它们是如何促进表观基因组进化的。

Colette Picard和Mary Gehring通过杂交不同甲基化水平的拟南芥菌株，研究了影响gbM遗传的特征，发现gbM是分块遗传的，创造了一个有双亲贡献的马赛克。

与亲本相比，CG位点甲基化程度不同，是保守的和可预测的。他们也发现了同样的模式，在玉米和短足类二长体，尽管在三个物种之间的gbM剖面差异。

组蛋白修饰是新的谜团

在染色质水平上，组蛋白修饰改变了染色质的堆积方式，使转录因子更容易或更难获得。在动物体内，多克隆抑制复合物共同抑制基因表达，PRC2在H3K27处结合甲基，招募PRC1，导致H2A组蛋白变异体泛素化。这种模式在植物领域也被普遍接受，尽管支持它的证据很少。

在特刊中，Franziska Turck和他的同事们打破了这一范式，证明了植物中H2A泛素化实际上并不需要PRC2。事实上，他们的数据表明，PRC1活性招募PRC2用于H2K27的三甲基化。