何新建实验室发现E3泛素连接酶类似蛋白是调控基因转录沉默的关键因子

    植物基因组上的转座子元件和其它重复DNA序列以及外源转基因是DNA甲基化的重要靶点。DNA甲基化介导这些位点的转录沉默，有助于维持基因组的稳定性。目前，对于植物基因组DNA甲基化建立和维持的机制已经有了较深入的理解，但是对DNA甲基化介导转录沉默的机制知之甚少。模式植物拟南芥中的MOM1是一个参与基因转录沉默的重要组分，在MOM1的突变体中，基因的转录沉默状态受到影响，但是DNA甲基化和组蛋白修饰的水平并不发生明显改变。过去十多年来，虽然有很多MOM1的相关研究，但是对其调控转录沉默的基本机制并不清楚。

    何新建实验室通过新的遗传筛选系统筛选参与转录沉默的基因，发现了一个编码E3泛素连接酶类似蛋白的基因PIAL2，该基因参与转基因以及很多转座元件和其它DNA重复序列的转录沉默。进一步研究发现，PIAL2和PIAL1蛋白序列高度同源，以功能部分冗余的方式参与转录沉默。通过免疫亲和纯化结合质谱检测，并运用免疫共沉淀实验进行验证，发现PIAL1和PIAL2之间相互作用并且都能够结合MOM1。通过凝胶过滤层析，发现PIAL1、PIAL2和MOM1在体内相互作用形成一个稳定的大分子蛋白复合体，其中PIAL2或MOM1的缺失都会影响该蛋白复合体形成。通过对PIAL2蛋白进行进一步研究发现，其负责E3泛素连接酶活性的保守的RING结构域和SIM结构域的突变并不影响该蛋白在转录沉默方面的功能，而RING结构域的N端的一个未知功能的区域负责直接结合MOM1。 MOM1蛋白能够在体内形成二聚体，负责二聚体形成的重要结构域CMM2同时也是结合PIAL1和PIAL2所必需的。该研究表明PIAL1和PIAL2这两个E3泛素连接酶类似蛋白通过结合MOM1形成稳定的大分子蛋白复合体，该复合体在介导异染色质转录沉默方面发挥重要作用。

    何新建实验室的韩永峰博士、博士研究生赵秋媛和技术员党亮亮是本文的共同第一作者。其他作者包括何新建实验室的罗寓熹、陈姗姗、邵长荣、李永强、我所核酸测序中心的蔡涛博士和黄焕伟以及蛋白组中心的陈涉博士和李琳。何新建博士是通讯作者。该研究得到了科技部和北京市政府的资助，在北京生命科学研究所完成。