分享至
DNA甲基化与拟南芥的免疫力
DNA甲基化有助于拟南芥的免疫力，它动态调控了某些基因的表达，让植物能够抵御细菌感染。近日，一篇在线发表于《PNAS》上的文章阐述了以上研究成果。
美国加州索尔克生物学研究所(Salk Institute for Biological Studies)的研究人员利用MethylC测序鉴定了暴露在致病或无害的丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)菌株下的拟南芥植物。他们还对经水杨酸处理的植物开展了全基因组范围的单碱基甲基化图谱分析。水杨酸是一种酚类激素，参与植物对病原体的抵御。
研究结果发现，在面对每种应激原时，植物基因组出现差异甲基化。例如，当植物被致病菌感染或用水杨酸处理时，研究小组在植物防御基因附近发现了差异甲基化的位点，往往低于平常的甲基化。水杨酸激素也会导致一些转座子序列的甲基化改变。
过去的研究表明，拟南芥中的DNA甲基化有助于关键的发育和/或细胞类型特化过程，包括稳定的基因沉默、转座子沉默和基因印迹。尽管在植物中也发现了甲基转移酶和糖基化酶，它们在胞嘧啶上添加和去除甲基，但是一旦发育和细胞分化完成，动态甲基化如何保留，人们仍不清楚。
在此项研究中，研究人员首先聚焦了被病原体丁香假单胞菌番茄致病变种(pv. tomato DC3000)感染的拟南芥植物，欲了解甲基化是否在应对感染中起作用。
利用MethylC测序法，研究人员对野生型和感染五天后的拟南芥叶片中的DNA进行全基因组、单碱基水平的甲基化图谱分析。他们生成了四个甲基化组，分别代表了两个感染和两个未感染的植物，覆盖基因组中93-95%的胞嘧啶，而每个胞嘧啶的深度为8.2-12.1倍。
尽管研究人员并没有在感染后发现大批的胞嘧啶甲基化改变，但他们确实鉴定出存在差异甲基化的特定基因组区域，其中很多落在富含基因的部分。
他们还发现差异甲基化的发生取决于胞嘧啶序列背景和考虑的序列类型。例如，若C与G为邻，则差异甲基化区域倾向于集中在基因间区域，特别是转录起始位点的上游。另一方面，若C是在所谓的CHH序列背景中，则差异甲基化位点往往在转座元件序列。
他们还对暴露在非致病菌或水杨酸信号激素下的植物开展相似的甲基化组图谱分析，发现植物也是以差异甲基化来应对这些压力。差异甲基化的程度和序列则有不同，这取决于特定应激原，不过致病菌和水杨酸处理下的差异表达区域集中在植物防御基因。
研究小组还融合了Illumina mRNA和小RNA测序信息，发现低于平常的甲基化似乎促进了附近基因表达的升高。同时，当植物暴露在水杨酸中时，转座子序列的差异甲基化似乎与siRNA的产量增高相关。
作者们写道：“我们的数据支持了一个模型，在非压力条件下，DNA甲基化持续控制一些防御基因，但是，面对环境刺激，DNA甲基化会动态改变，以改变基因表达。”
