DNA甲基化是表观遗传修饰中的一个重要组成部分，可以通过改变染色质的结构，DNA的稳定性以及DNA和蛋白质的结合程度调控基因表达。在植物DNA甲基化的建立和维持过程中，植物特有的RNA聚合酶V（Pol V）通过转录出的非编码RNA招募一系列下游因子实现对DNA的甲基化。目前，以Pol V为核心的DNA甲基化复合体已经鉴定出了多个组分成员，但作为复合体核心Pol V的转录行为如何调控却并不清楚。同时，植物中独立进化出的Pol V是否于Pol II存在相互调控也鲜有研究。
中国科学院华南植物园的陈琛研究团队最近的研究发现，真核生物中保守的Pol II转录延伸因子SPT6L能与Pol V在体内形成复合物并共定位于富含转座子的基因间区（图1）。SPT6L的缺失导致DNA甲基化水平显著下降，但却不影响Pol V在基因组上的结合。进一步研究发现，SPT6L突变并不影响参与决定DNA甲基化水平的一系列因子如DNA甲基转移酶、去甲基化酶以及小RNA的变化（图2）。最后，通过对比检测Pol V的新生转录产物，发现SPT6L的缺失显著降低了Pol V转录产物的丰度以及长度（图3），表明SPT6L在Pol V转录延伸过程中发挥重要作用。DNA甲基化通常与基因和转座子的转录沉默紧密相连，有意思的是，本项研究发现Pol V与Pol II在招募转录延伸因子SPT6L上呈现竞争关系（图4），而SPT6L的缺失均能显著降低Pol II1及Pol V在DNA上转录活性（图3）。这一结果表明Pol II与Pol V对转录延伸因子的竞争也可能成为除DNA甲基化外控制基因和转座子表达的新层次。
本项研究结果于2024年5月25日发表在Nature Communications（https://www.nature.com/articles/s41467-024-48940-8；IF=17.694，图5）上。刘玉娟博士为这篇文章的第一作者，陈琛研究员和王昌虎副研究员为共同通讯作者。此外广东省农业科学院的舒洁博士、刘军研究员；中国科学院华南植物园的张志博士、丁宁博士、刘锦源；加拿大农业部的崔玉海研究员也参与了该项工作。该项研究得到了国家自然科学基金面上项目和青年项目、广州市科技计划项目的资助。
图1：SPT6L和Pol V在体内形成复合物并且共定位于基因间区
图2：SPT6L突变降低DNA甲基化但不影响DNA甲基化组分蛋白因子和小RNA的表达
图3：SPT6L突变降低Pol V的转录产物的丰度和长度
图4：Pol II与Pol V在招募SPT6L上存在竞争关系
图5：发表文章首页
1. Chen C, Shu J, Li C, et al. RNA polymerase II-independent recruitment of SPT6L at transcription start sites in Arabidopsis. Nucleic Acids Res. 2019;47(13):6714-6725. doi:10.1093/nar/gkz465