全 文 ：第26卷 第4期
2014年4月
生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
Vol. 26, No. 4
Apr., 2014
文章编号：1004-0374(2014)04-0384-08
DOI: 10.13376/j.cbls/2014056
RdDM途径中的重要蛋白质
徐　驰1#，田　静2#，莫蓓莘1*
(1 深圳大学生命科学学院，深圳市微生物基因工程重点实验室，深圳 518060；
2 深圳大学生命科学学院，深圳市海洋生物技术与生态环境重点实验室，深圳 518060)
摘　要：异染色质 siRNAs通过 RNA指导的DNA甲基化 (RdDM)途径在胞嘧啶甲基化过程中扮演重要角色。
RdDM是沉默转座子和重复序列的重要表观遗传修饰。RdDM主要包括 4个过程：24-nt siRNAs的产生、
支架 RNA(scaffold RNA)的合成、沉默复合体到沉默位点的募集和 DNA甲基化。在拟南芥中已经发现了一
系列参与这 4个过程的蛋白质。通过介绍 RdDM途径中的重要蛋白质，说明 RdDM途径及其在植物体内的
主要功能，重点论述了最新报道的作用机制和新 RdDM组分在该途径中的作用。
关键词：表观遗传；24-nt siRNAs；RdDM；DNA甲基化
中图分类号：Q75 文献标志码：A
The important proteins of RNA-directed DNA methylation pathways
XU Chi1#, TIAN Jing2#, MO Bei-Xin1*
(1 College of Life Science, Shenzhen Key Laboratory of Microbial Genetic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen
518060, China; 2 College of Life Science, Shenzhen Key Laboratory of Marine Biological Resources and Ecological
Environment, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China)
Abstract: Heterochromatic siRNAs play a major role in directing cytosine methylation through the process of RNA-
directed DNA methylation (RdDM). RdDM is an important epigenetic mechanism for silencing transposons and other
repetitive elements, which includes mainly four phases: 24-nt siRNA production, scoffold RNA production,
recruitment of the silencing complex to genomic targets, and DNA methylation. Various proteins involved in these
fours phases have been identified in Arabidopsis thaliana. This paper described the RdDM pathway and its functions
in plants based on the important proteins of the RdDM pathway, and then mainly discussed the latest reports on the
mechanisms of the RdDM pathway and the role of some new RdDM components.
Key words: epigenetic; 24-nt siRNAs; RdDM; DNA methylation
收稿日期：2013-08-18；修回日期：2013-10-09
基金项目：国家自然科学基金面上项目(30970265)
#并列第一作者
*通信作者：E-mail: bmo@szu.edu.cn
甲基化是指在甲基转移酶的催化作用下，S-腺
苷酰 -L-甲硫氨酸 (SAM)上的甲基基团连接到
DNA分子中的胞嘧啶第五位碳原子上 , 形成 5-甲
基胞嘧啶的过程。DNA甲基化广泛存在于生物体
中，从原核生物到高等动植物的基因组 DNA中都
存在不同程度的甲基化修饰。在脊椎动物中，DNA
甲基化发生的主要位点是 CG序列 [1]，只有胚胎干
细胞中存在非 CG位点的甲基化 [2]。植物基因组中，
胞嘧啶甲基化发生的位点包括所有序列 [CG、CHG
和 CHH(H代表 A、 C 或 T)][3]。在高等动植物中，
DNA甲基化修饰主要发生在异染色质区，起维持
染色质稳定的作用 [4-5]；DNA甲基化也发生在常染
色质基因富集区域，调控基因的表达 [5-6]。
DNA甲基化在植物基因组防御和植物生长发
育的调控中起重要作用。几乎所有的转基因沉默
现象都与转基因及其启动子的甲基化有关。在高
等植物中，DNA甲基化对于转座子沉默 (transposon
徐　驰，等：RdDM途径中的重要蛋白质第4期 385
silencing)[7]、基因组印迹 (imprinting)[8] 和副突变
(paramutation)[9]都具有重要意义。1998年，在从秀
丽隐杆线虫中发现 RNA干扰现象之前，植物学家
就注意到同源 DNA和同源 RNA能通过序列间的相
互作用而引发基因沉默 [10]。依赖于同源序列的基因
沉默不仅发生在转录后水平 (PTGS)，也发生在转录
水平 (TGS)。Wassenegger等 [10]在研究类病毒对烟
草的感染过程中，发现 RNA指导的 DNA甲基化
(RdDM)现象。当植物感染类病毒后，通过转基因
整合到植物基因组中的类病毒 cDNA会发生甲基化。
在 RdDM发现后的 4~5年内，人们普遍认为 RdDM
只发生在类病毒等低等生物中，直到在大量的非致
病性的转基因植物中发现了 RdDM现象，RdDM才
得到重视和广泛研究。RdDM是指由 24-nt siRNAs
介导的同源 DNA甲基化。在拟南芥中至少有三分
之一的 DNA甲基化与 siRNAs有关 [11]。植物中含有
大量的内源 siRNAs，它们大致可以分为 3类：
trans-acting siRNAs (ta-siRNAs)、natural antisense
siRNAs (nat-siRNAs) 和 heterochromatic siRNAs。ta-
siRNA和 nat-siRNA通过降解 mRNA或者抑制翻译
在转录后水平调节基因表达；而 24-nt heterochro-
matic siRNA则通过指导 DNA甲基化在转录水平调
节基因表达。本文将详细介绍 24-nt siRNA指导的
DNA甲基化途径，该途径中几个关键酶，以及最新
发现的几个重要组分在 RdDM途径中的作用。
1　RdDM途径
高等植物基因组含有大量的重复序列和转座
子，DNA甲基化等表观遗传修饰使这些重复序列
和转座子处于沉默状态，维持基因组的稳定。24-nt
siRNAs介导的 RdDM在染色质的沉默过程中起重
要作用。RdDM 途径主要由 24-nt siRNAs的形成、
支架 RNA (scoffold RNA)的产生、RISC的募集和
染色质沉默等 4个主要事件构成，每个事件需要多
个相关蛋白质的参与 (表 1)。24-nt siRNAs的形成
由植物特有的依赖于 DNA的 RNA聚合酶 Pol IV
启动，该酶在沉默位点转录出长非编码 RNA (long
noncoding RNA, lncRNA)[12-14]。依赖于 RNA的 RNA
聚合酶 RDR2将该单链长非编码 RNA复制成双链
siRNA前体 [15]。拟南芥基因组编码 6种 RNA指导
的 RNA聚合酶 RDR1~RDR6，它们分别在不同的
siRNA途径中发挥功能 [15-16]，其中 RDR2参与致使
染色质沉默的 24-nt siRNA的生物合成。RDR2将
Pol IV转录的 RNA单链复制成双链 siRNA前体，
ATP酶 CLSY1在它们之间发挥功能 [17]。RDR2的产
物被 DICER-LIKE 3 (DCL3)切割成 24-nt siRNAs[15-16]。
DCL3加工产生的 24-nt siRNA双链体随后被甲基
转移酶 HUA ENHANCER1 (HEN 1)识别，该甲基
转移酶往双链 siRNA 3′末端核糖的 2′-OH上各转移
一个甲基基团，使双链体发生 2′-O-甲基化 [18]。2′-O-
甲基化可防止小 RNAs的 3′端被加上非模板指导的
核苷酸序列，尤其是尿苷酸，以及被 3′→5′方向核
酸外切酶降解。在动物研究中发现，尿苷化 siRNA
随后被降解 [19]，但植物尿苷化 siRNA的降解机制
尚不清楚。因此，2′-O-甲基化是保护小 RNAs使
之处于稳定状态的重要方式。甲基化后的双链 24-
nt siRNAs中的一条被 AGO4或 AGO6选择包装成沉
默复合体 RISC (RNA-induced silencing complex)[20-22]。
最新研究发现，24-nt siRNA主要存在于细胞质，
AGO4在 HSP90蛋白的帮助下，结合双链 siRNA，
然后通过其核酸内切酶活性切割并降解其中一条
链，形成成熟的 RISC，后被转运到细胞核内 [23]。
支架 RNA由另一个植物特有的依赖于 DNA
的 RNA聚合酶 Pol V或由依赖于 DNA的 RNA聚
合酶 Pol II在一系列转录因子的帮助下，从沉默位
点附近转录产生 [24-26]。以下两个机制确保 RISC被
准确募集到 Pol V或 Pol II转录的沉默位点：AGO4
通过其包裹的 siRNA与支架 RNA配对募集 RISC[27]；
AGO4还能与 Pol V的 CTD (C-terminal domain)尾巴
上的 WG/GW-rich 结构域相互作用，从而募集
RISC[28]。一旦 RISC被募集到沉默位点，染色质修
饰蛋白随后也被募集到沉默位点对染色质进行共价
修饰，如 DNA甲基转移酶 DRM2 被 RdDM募集到
沉默位点后会对 DNA进行甲基化修饰 [29]，组蛋白
修饰酶会对组蛋白进行去乙酰化、甲基化等修饰从
而沉默染色质 [30-31]。目前从头甲基化酶 DRM2是如
何被募集到 RdDM位点的不是特别清楚，但普遍
认为与 RISC和 DDR复合体有关，因为研究发现
DDR复合体的成分之一——RDM1既能与 AGO4
相互作用，也能与 DRM2相互作用 [32]。
2　RdDM在植物体内的主要功能
植物基因组中含有大量的 TE原件和重复序列，
RdDM除了能沉默 TE原件和重复序列从而维持了
染色质的结构和基因组的稳定外，还能调节 TE原
件和重复序列附近的基因表达 , 如拟南芥中 FWA是
一个开花抑制基因，RdDM使 FWA启动子区重复
序列高甲基化，从而抑制了 FWA的表达 [33]，因此，
生命科学 第26卷386
拟南芥正常开花。但当 RdDM蛋白 DRM2、NRPD1、
RDR2和 DCL3等突变时，被抑制的 FWA解抑制，
FWA的表达促使拟南芥延迟开花 [34]。
广泛存在于开花植物中的基因印迹现象也受
RdDM的调控。拟南芥中 DNA去甲基化酶 DME在
母源的中央细胞和胚乳细胞中特异表达，使得中央
细胞和胚乳细胞中全基因组去甲基化，因此维持了
母源基因和父源基因的不同甲基化模式与表达模式。
印迹基因在胚乳细胞中低甲基化高表达，而在植物
其他组织中则高甲基化低表达，如印迹基因 FWA、
MEA、FIS2、PHERES1等在母源细胞胚乳中表达，
而在其他体细胞和父源细胞花粉中则沉默。印迹基
因附近的转座子或重复序列被其产生的 24-nt siRNA
通过 RdDM沉默，进而影响印迹基因在体细胞和父
源细胞花粉中表达，如 FWA[34]。猜测印迹基因可能
是从转座子或重复序列附近的基因进化而来 [35-36]。
RdDM也参与玉米中副突变现象的调控 [37]。
副突变是指同一位点的等位基因发生相互作用，一
个等位基因介导另一个等位基因发生可遗传的表观
遗传改变，如在玉米中 booster 1 (b1)位点编码
bHLH转录因子，bHLH转录因子调控花青素的合
成 [38]。b1位点有两个等位基因 B-I (有转录活性 )
和 B′ (没有转录活性 )，它们的序列相同但甲基化
模式不同。当 B-I与 B′杂交，沉默的等位基因 B′
能引起本来有转录活性的等位基因 B-I沉默。b1位
点的上游 100 kb处的一个串联重复序列的存在是
表1　参与RdDM途径的主要蛋白质
相关事件 蛋白质 功能
24-nt siRNAs的产生 Pol IV
CLASSY1
SHH1/DTF1
RDR2
RDR6
DCL3
HEN1
AGO4/ AGO6
依赖DNA的RNA聚合酶
染色质重塑蛋白
染色质重塑蛋白
依赖RNA的RNA聚合酶
依赖RNA的RNA聚合酶
RNase III-like dsRNase
RNA甲基转移酶
siRNAs结合蛋白
支架RNA的产生 Pol V
Pol II
DRD1
DMS3
DMS11
DMS4
RDM1
依赖DNA的RNA聚合酶
依赖DNA的RNA聚合酶
染色质重塑蛋白
染色质支架蛋白
染色质重塑蛋白
转录因子
单链甲基化DNA结合蛋白
RISC募集 Pol V
IDN2
KTF1
RDM1
依赖DNA的RNA聚合酶
双链RNA结合蛋白
转录因子
单链甲基化DNA结合蛋白
染色质修饰 DRM2
SWI3B
ROS1
DNA甲基转移酶
染色质重塑蛋白
DNA糖基化酶
Pol IV：RNA polymerase IV；CASSY1：SNF2 domain-containing protein；SHH1：Sawadee
homeodomain homolog 1；DTF1：DNA-binding transcription factor 1；RDR2：RNA-dependent RNA
polymerase 2；RDR6：RNA-dependent RNA polymerase 6；DCL3：Dicer like 3；HEN1：HUA-
ENHANCER 1；AGO4/AGO6：ARGONAUTE 4/ARGONAUTE 6；Pol V：RNA polymerase V；
Pol II：RNA polymerase II；DRD1：defective in RNA directed DNA methylation 1；DMS3：defective
in meristem silencing 3；DMS11：defective in meristem silencing 11；DMS4：defective in meristem
silencing 4；RDM1：required for DNA methylation 1；KTF1(也称 RDM3或SPT5LIKE)：Kow
domain-containing transcription factor 1；IDN2：involved in De Novo 2；DRM2：domain rearranged
methyltransferase 2；SWI3B：subunit of the SWI/SNF complex；ROS1：repressor of silencing 1
徐　驰，等：RdDM途径中的重要蛋白质第4期 387
b1基因发生副突变所必需的 [39]，来自于重复序列
的 siRNA通过 RdDM途径引起 b1基因中串联重复
序列的染色质甲基化，从而诱导了等位基因 B-I的
染色质沉默状态。
3　几种依赖DNA的RNA聚合酶在RdDM途径
中的作用
真核生物有 3种依赖 DNA的 RNA聚合酶，
它们分别是 Pol I、 II和 III。植物基因组还编码两种
植物所特有的依赖 DNA的 RNA聚合酶：Pol IV和
Pol V[24,40-41]，它们含有与 Pol I、II和 III不一样的
最大亚基和第二大亚基。许多在 Pol I、II和 III催
化位点保守的氨基酸残基在 Pol IV和 Pol V上没有
找到，但是核心序列Metal A和Metal B在这 5个
RNA聚合酶中都保守。通过定点突变研究发现，
Metal A和Metal B对 Pol IV和 Pol V的定位以及生
物学功能具有非常重要的作用 [42]。Pol IV和 Pol V
与 Pol II一样都是多亚基的 RNA聚合酶，它们的
大亚基分别为NRPD1 (NRPD1a)和 NRPE1 (NRPDb)，
但 Pol IV 和 Pol V 有一个共同的第二大亚基
NRPD2/NRPE2[40,43]。Pol IV 和 Pol V大亚基的 C端
含有 DeCL-like结构域而 Pol II没有，并且 Pol V的
CTD还含有WG/GW结构域。与突变 Pol II导致植
物死亡不同，突变Pol IV对植物的表型影响不大 [44]。
Pol IV 和 Pol V都是 RdDM所必需的 [12,45-47]。
3.1　Pol IV
siRNA的生物合成主要依赖 Pol IV。有证据显
示在 Pol IV突变体中，24-nt siRNA的生物合成受
阻 [12-13,46]。尽管到目前为止还没找到 Pol IV的直接
转录产物，但 Pol IV能转录一些非编码区域，如高
度甲基化的异染色质区 [13]。大部分 siRNA合成位
点的转录依赖于 Pol IV[48]。最新研究发现，SHH1/
DTF1(Sawadee homeodomain homolog 1, DNA-bind-
ing transcription factor 1)对 Pol IV的转录发挥重要
作用，能介导 Pol IV到转录位点且正调控 Pol IV转
录 [14,49]。RdDM途径中其他一些蛋白 (如 RDR2、
DCL3、AGO4)的正确定位依赖于 Pol IV或者 Pol IV
的转录活性。在 Pol IV突变体中，RDR2、DCL3、
AGO4等均发生错误定位，但 Pol IV的定位不受这
些蛋白的影响 [50]。综上所述，Pol IV能启动 siRNA
的生物合成，同时在 RdDM途径的上游起关键作用。
3.2　Pol V
Pol V与 siRNA量的增加没有直接的关系 [25]。
Pol V虽然不直接参加 siRNA前体的转录，但在
RdDM途径中起重要作用。Pol V的转录产物通常
被称作支架 RNA，作为支架用于募集染色质修饰
蛋白，对染色质进行 DNA甲基化等沉默修饰 [51-52]。
Pol V的转录产物覆盖 24-nt siRNA位点和胞嘧啶甲
基化区域，其 5′端有一个 7meG 帽子或被三磷酸
(triphosphates)修饰 [24,52]。支架 RNA能与 RISC包
裹的 24-nt siRNA进行互补配对。Pol V能从不同位
点进行起始转录，不仅能转录常染色质间的非编码
区 (IGN5和 IGN6)，也能转录异染色质间的非编码
区 (IGN10和 IGN15)[24]，说明 RdDM不仅能维持异
染色质的沉默状态，也能调控常染色质间基因的
表达。
Pol V有效转录非编码 RNA需要一个名为
DDR的转录因子复合体 [53]。DDR复合体由 DRD1
(defective in RNA directed DNA methylation 1)[54-55]、
DMS3(defective in meristem silencing 3)[56]和 RDM1
(required for DNA methylation 1)[32,53]等 3种蛋白组
成。免疫共沉淀结果显示， DDR沉淀中含有 Pol V
成分，说明 DDR与 Pol V能相互作用 [53]。DRD1
是植物所特有的蛋白质，在突变体 drd1中 RNA指
导的非 CG甲基化完全消失。DRD1与 CLASSY1
一样具有 SWI2/SNF2结构域，其功能可能是重塑
染色质 [55]，从而便于 Pol V的转录。DMS3编码和
SMC (structural maintenance of chromosome)相同的
一个 hinge结构域，因此，猜测 DMS3可能起结合
或 稳 定 siRNA-DNA 或 siRNA-RNA 的 作 用 [56]。
RDM1也是植物所特有的蛋白质，其氨基酸序列能
折叠成一个特殊的口袋形 (pocket like)结构，这个
口袋形结构能选择性地结合在甲基化的单链 DNA
上 [32]。RDM1除了是 DDR组分之一外，还能与
AGO4和 DRM2相互作用。综上所述，DDR的功
能可能是募集 Pol V到转录位点，并且重塑染色质
使之有利于转录。KTF1 (Kow domain-containing
transcription factor 1)蛋白也参与 RdDM[57]。KTF1
也具有WG/GW-rich结构域，能与 AGO4相互作用。
KTF1不仅能和 Pol V以及 AGO蛋白相互作用，还
能结合 Pol V转录的支架 RNA。因此，KTF1可能
对 Pol V的转录起正向调控作用，并且有利于 RISC
的募集 [57-58]。
3.3　Pol II
在 RdDM中，RNA聚合酶 Pol IV和 Pol V发
挥关键作用，但是 Pol II也参与 RdDM[26]。突变 Pol
II第二大亚基时，某些位点的 DNA甲基化和 TGS
缺失。拟南芥中依赖 Pol II的非编码 RNA与 AGO4
生命科学 第26卷388
蛋白在生理上相关，并且依赖 Pol II的转录产物有助
于募集 Pol IV、AGO4和 Pol V[26]。Pol II转录非编码
RNA时也需要 DRD1，尽管 Pol II没有WG/GW结
构域，但也能与 AGO4相互作用，说明 Pol II转录
出的非编码 RNA可能作为支架 RNA参与 RdDM。
在裂殖酵母和线虫中没有植物所特有的 Pol IV和
Pol V，但也存在 RNA指导的染色质沉默 [59-60]。在
已有的酵母 RNA指导的染色质修饰论述 [61]中：酵
母只能用 Pol II合成 siRNA和支架 RNA，从而参与
RNA指导的染色质沉默；在酵母中，Iwr1能结合在
Pol II的活性位点，调控 Pol II的组装。拟南芥转录
因子 DMS4与酵母 Pol II结合蛋白 Iwr1同源 [62-63]。
在植物中，DMS4不仅能和 Pol II也能与 Pol IV 、
Pol V相互作用，DMS4的功能可能是调控 Pol II和
Pol IV、 Pol V的组装。Iwr1也能和大多数中介体蛋
白 (mediator)相互作用，而中介体蛋白是 Pol II转录
蛋白质基因所必需的。在拟南芥中，发现 Pol II转录
II型位点 (低拷贝重复序列和基因间序列 )的支架
RNA需要中介体蛋白 [64]。因此，DMS4也可能通过
调控 Pol II的转录参与 RdDM。
4　依赖RNA的RNA聚合酶6在RdDM途径中的
作用
TE元件甲基化除了受 24-nt siRNAs调控外，
还受 21~22-nt siRNAs调控 [65-66]。24-nt siRNAs生物
合成主要依赖 Pol IV和 RDR2，21~22-nt TE siRNAs
则依赖 RDR6。之前认为依赖 RNA的 RNA聚合酶
6 (RDR6)主要参与转录后基因沉默 (PTGS)的调控。
在这个途径中，Pol II的转录产物被 RDR6复制成双
链，然后经过DCL2和DCL4加工成 21~22-nt siRNAs，
后被 AGO1包装成 RISC，从而降解同源 mRNA[67]。
但是最近发现，依赖 RDR6的 TE 21~22-nt siRNAs
也参与 TE原件的 DNA甲基化修饰 [65]。在这个新
描述的途径中，Pol II从 TE元件的转录产物被
RDR6复制成双链，然后经过 DCL2和 DCL4 加工
成 21~22-nt siRNAs。与 Pol IV-RdDM下游途径类似，
21~22-nt siRNAs被 AGO2或 AGO2包装，然后被
Pol V转录产物支架 RNA募集到沉默位点沉默 TE
元件。在 Panda等 [68]描述的 RDR6-RdDM中， Pol
IV-RdDM和 RDR6-RdDM共同调控 TE元件的从头
甲基化，RDR6-RdDM起始 TE元件的从头甲基化，
Pol IV-RdDM则增强部分甲基化的 TE元件的甲基
化程度。
5　最新报道的RdDM新组分及其参与机制
5.1　IDN2-IDP1/IDP2蛋白复合体
RNA结合蛋白 IDN2(也称 DMS10或 RDM12)
和它的同源蛋白 IDP1和 IDP2形成 IDN2-IDP1/IDP2
蛋白复合体，参与 RdDM[69]。IDN2包含一个 XS结
构域，能结合双链 RNA，该蛋白可能在 siRNA与
支架 RNA配对时发挥作用；IDP1和 IDP2不能结
合双链 RNA，暗示 IDN2-IDP1/IDP2蛋白复合体在
RdDM途径中还扮演其他角色 [69]。2013年，Zhu等 [70]
研究发现，SWI/SNF染色质重塑复合体的一个重要
亚基 SWI3B也参加了 RdDM，它可能通过与 IDN2-
IDP1/IDP2蛋白复合体相互作用而被募集到沉默位
点，然后 SWI3B通过改变核小体在染色质上的位置，
使染色质包装更为紧密从而沉默染色质。
5.2　DMS3-DMS11蛋白复合体
最近的研究发现，与 DMS3相互作用的蛋白
DMS11(MORC6)也参与 RdDM，DMS3-DMS11复
合体能促进 Pol V的转录活性 [71-72]。DMS11 具有
ATPase 结构域，能与 DMS3 形成复合体参与
RdDM。突变 DMS3的 hinge结构域与 DMS11的
ATPase结构域具有相同的效应，都能影响 RdDM
下游反应 [56,72]。Bender[73]提出了 DMS3-DMS11作
用机制的模型：DMS3的 SMC hinge结构域能形成
V形异质二聚体，DMS11的 ATPase结构域结合在
V形异质二聚体末端， ATPase结构域还能结合一些
功能未知的 partner 蛋白，从而形成一个环状结构。
这个环状结构能环绕 DNA，DMS11的 ATPase水
解作用调节环的开和关。DMS3-DMS11形成的环
状结构或许能抓住模板 DNA与支架 RNA，从而促
进 Pol V转录，或者能帮助小 RNA复合体寻找靶
位点。 Pikaard等 [74]则认为，DMS3-DMS11复合
体在 Pol V转录过程中的作用与 PCNA(proliferating
cell nuclear antigen)在复制叉中的作用类似。
5.3　剪切体
Ausin等 [75]最近筛选到一个新的 RdDM蛋白
SR45 (ARGININE/SERINE-RICH 45)，它是一个剪
切体基因，参与 pre-mRNA 的成熟。将 FWA基因
转入 sr45突变体中，引起植株晚花；双突变 dcl3
和 sr45比单突变 SR45造成更严重的 DNA甲基化
缺陷 [75]。由于参与 pre-mRNA 加工的核帽结合复合
物 (nuclear cap-binding complex)也参与 DCL1加工
miRNA 途径，推测 SR45可能参与 siRNA成熟途
径 [75-76]。另一个剪切因子 ZOP1 (zinc finger and OCRE
徐　驰，等：RdDM途径中的重要蛋白质第4期 389
domain-containing protein 1)也参与 RdDM[48]。ZOP1
包含两个重要的结构域，锌指 (ZnF)和 OCRE 结构
域，能结合双链 RNA。ZOP1和 AGO4共定位在
Cajal小体且 ZOP1与 Pol II能相互作用。已知 Pol
II能募集 AGO4到 RdDM靶位点，推测 Pol II和
ZOP1的剪切机制可能共同募集 AGO4到 RdDM的
靶位点 [26,48]。ZOP1与 Pol V一样对依赖 Pol IV的
siRNA产量的增加影响不大，因此，ZOP1在 RdDM
下游发挥功能。STA1 (STABILIZED1)是一个 PRP6-
like剪切因子，参与 miRNA的生物合成，但不影
响依赖 Pol IV siRNA的生物合成；STA1有助于依
赖 Pol V的转录产物积累，被认为参与 RdDM下游
途径 [77-78]。除了 SR45、ZOP1和 STA1外，MAC3A、
MAC3B、MOS4、MOS12和 MOS14等剪切体蛋白
也被发现可能参与 RdDM，说明不是单独的某个剪
切体蛋白参与 RdDM，而是剪切机制参与 RdDM[48]。
6　RdDM与DNA去甲基化
植物的甲基化水平主要由 DNA甲基转移酶和
DNA去甲基化酶共同维持。拟南芥主动去甲基化
涉及到 4种去 DNA糖基化酶：ROS1( repressor of
silencing 1)、DME (demeter)、DML2 (DME-like 2)、
DML3 (DME-like 3)[79]。ROS1参与维持转基因的
表达 [80]，DME与胚乳发育的全基因组去甲基化和
基因印迹有关 [35-36]。ROS1与 RdDM相关，当单突
变 RdDM组成蛋白时，ROS1蛋白表达水平显著下
降 [81-82]，这说明 ROS1蛋白介导的去甲基化与
RdDM是一种既合作、又竞争的关系，并且 ROS1
的表达受到甲基化水平的调节。
7　结论与展望
在 RdDM途径中，非编码 RNA在转录水平上
调节基因表达通过两个相对独立又相互依赖的过程
实现：Pol IV转录出的长非编码 RNA作为 siRNA
前体，用于产生 24-nt siRNA； Pol V转录出的长非
编码 RNA作为支架 RNA，帮助 24-nt siRNA识别
沉默位点。Pol IV和 Pol V在 RdDM途径中占据着
关键位置，Pol IV的转录起始了 RdDM途径，而
Pol V的转录产物则为 RISC提供支架和识别沉默位
点。已有的研究结果已经鉴定了一系列的 RdDM蛋
白，如 24-nt siRNA产生过程中的 RDR2、DCL3、
HEN1等，Pol IV和 Pol V转录过程中的转录因子和
染色质重塑蛋白 CLASY1、SHH、DRD1、DMS3、
RDM、KTF1、DMS4等。但是还有更多新的 RdDM
蛋白有待于发现，还有很多问题有待于进一步的研
究作出回答，如 Pol IV和 Pol V如何识别转录目标；
Pol IV和 Pol V启动子的鉴定，及还有哪些蛋白参
与了 Pol IV和 Pol V的转录起始；RdDM具体调控
那些位点；RdDM途径中是否还存在更多的染色质
表观遗传修饰（组蛋白修饰、核小体移位）；剪切体
蛋白是否参与 RdDM的具体机制；RDR6-RdDM是
否参与转座子沉默的具体机制；是否存在 RNA指
导的去甲基化等。对以上问题的回答将完善人们对
RdDM途径的深入理解。
[参　考　文　献]
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