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揭示富含GC区域的一类非CG甲基化

2021.6.17

　　DNA胞嘧啶甲基化是一个重要的DNA修饰，植物中DNA甲基化可调节基因和转座子的表达。通常甲基化水平与基因表达负相关，在植物中的DNA甲基化发生在CG、CHG和CHH区域。然而，在非CG区域的DNA甲基化不仅在植物中广泛存在，并且在哺乳动物组织中也大量存在，如大脑和多能细胞等。

　　结构和功能不同的甲基转移酶MET1和CMT3、DRM分别使CG位点和非CG位点甲基化，这三种位点的甲基化都优先靶向转座子区域，对TE沉默很重要。虽然，研究CG和非CG甲基化在基因组调控中的作用具有重要的意义，但由于难以获得遗传材料，在主要作物中尚未得到系统的研究。

　　2021年6月13日，南方科技大学翟继先团队和中国水稻研究所王克剑在Plant Cell 发表了题为Multiplex CRISPR-Cas9 editing of DNA methyltransferases in rice uncovers a class of non-CG methylation specific for GC-rich regions 的研究工作。该工作通过对水稻DNA甲基转移酶的多重CRISPR-Cas9编辑揭示了富含GC区域的一类非CG甲基化。

　　本研究中，作者利用高效的多重CRISPR-Cas9基因组编辑系统，创建了水稻所有9个DNA甲基转移酶的单基因和多基因敲除突变体，并在单核苷酸分辨率下分析了它们的全基因组甲基化状态。发现，DRM2、CMT2和CMT3功能的同时丧失，在拟南芥中完全消除了所有非CG甲基化，但在水稻中只有部分减少。在水稻Os-dcc (Osdrm2/cmt2/cmt3a) 三重突变体中，在非CG环境中保持高度甲基化的区域具有较高的GC含量。此外，Os-ddcc(Osdrm2/drm3/cmt2/cmt3a/cmt3b)五重突变体消除了Os-DCC突变体中残留的非CG甲基化，但在Os-ddcc(Osdrm2/drm3/cmt2/cmt3a) 四重突变体中保留了残留的非CG甲基化，表明OsCMT3b在没有其他主要甲基转移酶的情况下保持了非CG甲基化。该结果表明，OsCMT3b被亚功能化，以适应水稻基因组中高GC富集区的一组不同的非CG甲基化位点。

dna 甲基化编辑

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