21smallRNA与DNA甲基化

Abstarct

 DNA甲基化在植物和动物的发育过程中扮演着重要的作用，在植物中通过不同的代谢途径导致不同的甲基化，其中就包括CG、CHG、CHH三种甲基化类型。棉花作为异源四倍体，由两个祖先基因组组成。棉纤维是由种子表皮快速伸长发育而来的，但是对于发育过程中的分子机理仍旧是不清楚的。在本文中，作者通过分析甲基化数据、转录组数据和small RNA数据揭示了在胚珠和纤维发育过程中CHH甲基化的变化。在胚珠中，启动子区域的CHH超甲基化水平与siRA水平呈现正相关，并且包括一些依赖于RNA的DNA甲基化和上调一些在胚珠中特异表达的基因。在纤维细胞中，CHH甲基化水平与RdDM水平之间没有很大的相关性，并且CHH还表现出抑制TEs和附近与纤维发育相关的基因的表达。除此之外，在基因区的CHG、CHH甲基化还会导致配珠和纤维中同源基因的偏向性表达。在配珠培养实验中，使用化学试剂抑制DNA的甲基化，能够减少纤维细胞的数目与长度，表明DNA甲基化在纤维的发育中扮演着潜在的作用。启动子区域中依赖于RNA的DNA甲基化与TES附近不依赖于RNA的DNA甲基化和TEs附近的基因，作为两种调控机制介导基因和TEs的表达，进一步加强了胚珠表皮细胞向纤维细胞的转变。

introduction

​ 在植物中DNA甲基化以三种类型出现分别是CG、CHG、CHH，并且它们分别是通过不同的代谢途径来形成的。

• CG甲基化

  在拟南芥中，一个与动物中DNMT1同源的的甲基转移酶MET1参与了CG甲基化

• CHG甲基化

  受到植物中特有的CMT3基因调控，并且与H3K9去甲基转移酶耦合在一起，调控基因的CHG甲基化

• CHH甲基化

  主要由DRM1与DRM2催化，通过RNA直接介导DNA的甲基化RdDM、其中就包括24nt 的siRNAs （small interfering RNAs)

  在最近的研究表明CHH甲基化还可以通过CMT2与H1组蛋白、DDM1共同激活CHH产生，并且是不依赖于RNA的；

  这两种甲基化的方式分别决定了常染色质（RdDM）与异染色质区域（CMT2）的CHH甲基化水平

  棉花纤维作为一种可再生的纺织原料，是用于研究从胚珠表皮细胞向快速伸长的纤维细胞发育的绝佳模型。世界上广泛栽培的异源四倍体陆地棉AADD，大约是起源于1~2百万年前的杂交加倍；其中A基因组与 Gossypium herbaceum or Gossypium arboretum 类似；D基因组与 Gossypium raimondii 类似。四倍体内基因组间的相互作用，诱导产生更长的纤维和更高的产量，这也与纤维发育相关的基因存在表达偏向性相关的现象一致，为棉花和许多异源多倍体植物提供了驯化选择的基础。

  • 各种甲基化的表达模式

CG, CHG, and CHH methylation patterns

• 一个基因不同区域之间甲基化水平的差异

the gene body and 5’ and 3’ flanking sequences were comparatively analyzed with TE densities

参考

1. Dynamic Roles for Small RNAs and DNA Methylation during Ovule and Fiber Development in Allotetraploid Cotton