拟南芥DNA主动去甲基化调控蛋白IDM1相互作用蛋白的鉴定和功能解析

DNA methylation is an important epigenetic marker and plays important roles in transposon silencing, gene expression, gene imprinting, and many other vital processes. DNA methylation levels in plants are dynamically regulated by DNA methylation and active DNA demethylation in response to developmental and environmental changes. In Arabidopsis thaliana, active DNA demethylation is carried out by the ROS1 family of 5-methylcytosine-specific DNA glycosylases via a base excision repair mechanism. Recently, the histone acetyltransferase IDM1 was shown to be required for the recruitment of ROS1 to some of its target loci. However, little is known about the locus-specific targeting of IDM1 in plants. To better understand the mechanism of IDM1 targeting in active DNA demethylation, we purified the protein complex associated with IDM1. We have identified two novel components, IDAP1 and IDAP2, and isolated their T-DNA knock out mutants. Functions of IDAP1 and IDAP2 will be investigated through high throughput sequencing and methods in biochemistry and molecular biology. Our findings will provide novel insights into the molecular mechanisms of ROS1-mediated active DNA demethylation in plants.

DNA甲基化修饰是一种重要的表观遗传学标志，在维持基因组稳定、调控基因表达、沉默转座子和调节生物体发育等过程中发挥着重要作用。基因组DNA的甲基化水平和分布主要由DNA甲基化和去甲基化两个途径协同调控。已有的研究表明植物中DNA的主动去甲基化是通过ROS1/DME家族介导的碱基切除修复机制来实现的。我们前期的研究发现IDM1和IDM2在调控DNA主动去甲基化方面具有重要作用。本项目希望通过纯化IDM1蛋白复合体并利用液质联用质谱技术鉴定新的与IDM1相互作用的蛋白，进一步研究DNA主动去甲基化的调控机制。前期工作中，我们已经找到两个新的IDM1相互作用蛋白IDAP1和IDAP2，并成功分离鉴定了相关的功能缺失突变体。我们将采用高通量测序、生化和细胞生物学的手段来分析这两个蛋白的功能。该项目的研究成果对于阐明ROS1介导的 DNA主动去甲基化的调控机制有重大意义。

DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰，在基因的表达调控和基因组稳定性等方面具有重要作用。本项目主要研究植物基因组DNA主动去甲基化的分子机制，重点探究组蛋白乙酰化酶IDM1参与基因激活的分子机制。通过本项目的研究，我们解析了IDM1蛋白复合体的成员，并对新组分的功能进行深入研究。通过筛选idm1-14抑制子的方法鉴定DNA甲基化下游参与基因沉默的重要组分SUVH9并解析其分子机制，进一步探究IDM1的生化功能。同时通过遗传筛选等方法证明细胞质铁硫蛋白组装途径的成员MET18和DRE2可以通过影响ROS1蛋白的铁硫组装来影响其蛋白活性，从而影响DNA甲基化水平。此外，我们的研究证明ALBA1&2蛋白复合体可以特异的识别R-loop结构，通过结合的方式保护R-loop结构，维持基因组稳定。我们的研究有助于更好的理解DNA主动去甲基化的分子机制，推动其功能研究。