NC|植物生殖过程中 RNA 介导的 DNA 甲基化调控新发现

文摘   2024-06-07 04:22   法国  


前言

在植物中,siRNAs 通过 RNA 定向 DNA 甲基化 (RdDM) 途径介导表观遗传沉默,该途径在生殖和种子发育过程中尤为重要。


然而,人们对不同细胞和发育环境中起作用的生殖相关 siRNAs 的来源和动态变化知之甚少。


Pachamuthu et al 利用 RNaseIII 样蛋白 RTL1 抑制拟南芥花粉中的 siRNA 生物合成,发现花粉发育过程中产生不同的 siRNA 子集。

Pachamuthu et al 证明了后期小孢子细胞和体细胞中的 RTL1 表达会严重削弱表观遗传沉默,并且在绕过种子中的三倍体杂交阻碍方面与 RdDM 突变体相似。然而,生殖系特异性 RTL1 表达并不影响三倍体种子致死性的代际遗传。

这些结果揭示了成熟花粉中存在多个 siRNA 子集,并表明导致三倍体阻碍的移动 siRNA 可能是减数分裂后在生殖系前体细胞中产生,或在花粉丝分裂过程中由体细胞产生。


由于 RdDM 的下游成分不会在精子细胞中表达,因此一种可能性是,携带的精子 siRNA 仅被隔离起来,稍后在花粉管生长过程中参与生殖系特化的 RdDM 活动,或者可能在受精后早期胚胎中参与 RdDM 活动。最近对拟南芥胚乳中亲本 siRNA 贡献的分析支持了这一观点,因为缺乏父本 siRNA 会导致 DNA 甲基化减少和基因表达发生显著变化。

然而,Pachamuthu et al 的研究结果表明,花粉中 RTL1 的表达仅对孢子体中的 RdDM 活性有轻微影响,这表明花粉中的 siRNA 生物合成对于代际表观遗传没有必要。这又提出了另一种可能性,即携带的精子小 RNA 主要参与翻译抑制,正如先前使用人工 miRNA 所证明的那样。可以推测,一部分生殖系小 RNA 是监视机制的一部分,该机制在压力或杂交导致转座因子表达和活性爆发的情况下发挥作用。通过在不同植物物种和发育背景下使用 RTL1 介导的抑制精子 siRNA,现在可以测试这些悬而未决的问题。


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