1st

• 文獻title The critical function of the plastid rRNA methyltransferase, CMAL, in ribosome biogenesis and plant development
• 文獻推送鏈接 https://mp.weixin.qq.com/s/liuiIFEXavsENgPBvdfO_Q
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研究背景與問題

• 背景
  • rRNA的甲基化修飾是生物界中普遍存在的一種轉(zhuǎn)錄后修飾機制。它可以改變rRNA分子的局部空間結(jié)構(gòu)仰挣，從而優(yōu)化核糖體的蛋白翻譯效率娄柳。
  • 不同物種之間的rRNA甲基化程度存在明顯差別，是rRNA進化的標(biāo)志性事件之一极景。
  • 葉綠體具有自己的核糖體RNA，有自己的核糖體，因而能夠獨立地進行蛋白質(zhì)合成材诽。
• 問題：綠體內(nèi)是否存在rRNA甲基化現(xiàn)象颤枪，催化rRNA甲基化的分子裝置以及其可能的生物學(xué)功能汗捡。

研究過程與實驗思路

• 亞硫酸鹽測序在葉綠體16S rRNA中鑒定到一個甲基化位點C1352。
• 分離了一個擬南芥突變體cmal畏纲，在該突變體中C1352位點不能進行正常的甲基化扇住。
• 基因克隆表明，CMAL基因編碼一個定位于葉綠體的SAM依賴型的RNA甲基轉(zhuǎn)移酶盗胀。
• 進一步的研究表明艘蹋，該位點的甲基化修飾如果被破壞，葉綠體核糖體的組裝將會受到嚴(yán)重影響票灰，葉綠體mRNA的翻譯效率因此也將會大幅下降女阀。
• CMAL的缺失不僅使葉綠體功能受到影響，植物根和葉的發(fā)育過程也會受到影響屑迂，表現(xiàn)出類似生長素缺失的表型浸策。

表達積累

• sth is a ubiquitous feature that occurs in all living organisms. STH是生物界中普遍存在的
• sth remains to be determined. STH有待研究

2nd

• 文獻title Nucleolar dominance and ribosomal RNA gene silencing
• 文獻鏈接 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2912983/

綜合的研究結(jié)果與來源

• 核仁顯性是rRNA基因劑量控制的一種表現(xiàn)，它也發(fā)生在非雜種中惹盼，根據(jù)細(xì)胞對核糖體和蛋白質(zhì)合成的需求來調(diào)節(jié)活性rRNA基因的數(shù)量庸汗。
• 在動物中，Pol I轉(zhuǎn)錄因子UBF（Upstream Binding Factor）對于NOR的形成很重要手报，由重復(fù)的UBF結(jié)合位點組成的“pseudo-NORs”結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究可以證明這一點蚯舱。[5，6]
• 植物中目前還未發(fā)現(xiàn)明顯的UBF同源物掩蛤，但它們的次級收縮（如動物的收縮）被銀強烈染色枉昏，植物中非活性NORs在中期處于完全縮合的狀態(tài)。中期NOR縮合的差異反映了間期rRNA基因的表達活性狀態(tài)盏档，這是最初發(fā)現(xiàn)核仁優(yōu)勢現(xiàn)象的分子基礎(chǔ)凶掰。[9]
• DNA甲基化的化學(xué)抑制劑氮雜脫氧胞嘧啶（aza-dC） 會破壞小麥-黑麥雜種和蕓苔屬異四倍體雜種的核仁優(yōu)勢。
  曲古抑素A（TSA）抑制組蛋白脫乙酰基懦窘，在蕓苔屬雜種中加入TSA可以抑制核仁顯性前翎。
  同時用aza-dC和TSA進行治療均未產(chǎn)生累加或協(xié)同作用，這表明DNA甲基化和組蛋白去乙醭┩浚化是同一抑制途徑港华，且為伴侶關(guān)系。
  DNA甲基化輔助抑制性組蛋白修飾的發(fā)生午衰，組蛋白去乙趿⒁耍化可輔助胞嘧啶高甲基化 [原文 Blocking DNA methylation was found to prevent the occurrence of repressive histone modifications, and blocking histone deacetylation disrupted cytosine hypermethylation.]，這表明胞嘧啶甲基化和抑制性組蛋白修飾在rRNA基因的self-reinforcing loop中相互指定臊岸。
• HDT1和HDA6為核仁顯性中rRNA基因沉默所需的[15,16]橙数。
• 擬南芥rRNA基因沉默需要從頭甲基轉(zhuǎn)移酶DRM2（de novo methyltransferase），是一種胞嘧啶甲基轉(zhuǎn)移酶帅戒。
  敲低十二種預(yù)測的甲基胞嘧啶結(jié)合結(jié)構(gòu)域蛋白灯帮，表明rRNA基因的沉默需要MBD6和MBD10，其中MBD6優(yōu)先與rRNA基因位點共定位逻住，MBD10定位于整個核钟哥。
  免疫定位和染色質(zhì)免疫沉淀（ChIP）實驗表明，MBD6-rRNA基因相互作用依賴DRM2瞎访，這表明MBD6可以識別DRM2建立的胞嘧啶甲基化模式腻贰。[17]
  在哺乳動物中，甲基胞嘧啶結(jié)合域蛋白通過與其他染色質(zhì)修飾蛋白（包括組蛋白脫乙醢墙眨基酶）相互作用來協(xié)助異染色質(zhì)的形成播演。 作者推測MBD6也可能這樣做。[18,19]
• 有證據(jù)證明核仁顯性現(xiàn)象只是劑量控制的一種表現(xiàn)
  有兩種手段抑制核仁顯性鸦采，通過aza-dC或TSA抑制核仁顯性宾巍，或者通過敲低所需的染色質(zhì)修飾活性抑制咕幻。
  當(dāng)核仁顯性被抑制后渔伯，高表達活性rRNA的轉(zhuǎn)錄活性也增加了，這表明劑量控制非顯性基因（underdominant genes）沉默的機制也控制著顯性rRNA基因肄程。[14]
  染色質(zhì)免疫沉淀（ChIP）實驗表明锣吼，組蛋白和DNA修飾控制非雜交擬南芥中 活性rRNA基因 和 非活性rRNA基因 的比例，也控制著雜種的核仁顯性蓝厌。[15]
• 被核仁顯性抑制的rRNA基因并非一直沒有活性玄叠，是以發(fā)育調(diào)控的方式沉默。 在新發(fā)芽的擬南芥種子中拓提，擬南芥衍生的和擬南芥衍生的rRNA基因都高度表達读恃，但隨著真葉的出現(xiàn)，擬南芥衍生的rRNA基因逐漸失活。 這些觀察結(jié)果表明寺惫，在每個生命周期的一個或多個關(guān)鍵時刻疹吃，都需要兩個祖細(xì)胞的核糖體RNA基因來滿足生物體的生理需求。 在其他發(fā)育階段西雀，核糖體RNA基因可能超出了細(xì)胞的需求萨驶，多余的被沉默了。
• HDA6和DRM2是核仁顯性所必需的艇肴，這表明擬南芥中核仁顯性RdDM途徑（RNA-directed DNA methylation pathway）存在聯(lián)系腔呜，因為這兩種活性物質(zhì)均已在遺傳篩選中被確定為RdDM途徑的成分。[35,36]
  RdDM途徑：RNA聚合酶IV（植物特有）合成轉(zhuǎn)錄本 → 該轉(zhuǎn)錄本被RNA聚合酶（RDR2）作為模板再悼，合成雙鏈RNA（dsRNA） → Dicer-like 3（DCL3）將dsRNA切成24Nt的小片段 → 小片段的dsRNA（siRNA）被裝入含ARGONAUTE 4的效應(yīng)復(fù)合物 → 該復(fù)合物將DRM2（一種胞嘧啶甲基轉(zhuǎn)移酶）引導(dǎo)至與siRNA同源的DNA序列 → DRM2發(fā)揮功能核畴，將胞嘧啶甲基化。[17]
  以上內(nèi)容的證據(jù)：①RNAi敲低RDR2冲九、DCL3或DRM2膛檀，破壞了擬南芥中rRNA基因的沉默； ②在DCL3-RNAi株系娘侍，中與rRNA基因啟動子和基因間區(qū)域相對應(yīng)的小RNA消失了咖刃，同樣，在RDR2-RNAi植物中也沒有憾筏，這表明siRNA在擬南芥rRNA的選擇性沉默中發(fā)揮了作用嚎杨。
• 選擇沉默哪些基因的分子基礎(chǔ)尚不清楚。
• 文中提到氧腰，短干擾RNA（siRNA）或結(jié)構(gòu)化調(diào)節(jié)RNA在植物或哺乳動物的rRNA基因沉默中分別起作用枫浙，表明RNA可能賦予選擇機制特異性。
• 對比了哺乳動物和植物中RNA介導(dǎo)rRNA沉默系統(tǒng)的異同處古拴，最后說：在植物和哺乳動物中rRNA基因沉默機制在總體上驚人的相似箩帚。[11,20]
  • 哺乳動物中，NoRC通過aza-dC和TSA可逆的方式（What? ）抑制rRNA基因的轉(zhuǎn)錄黄痪，和植物中一樣涉及到DNA甲基化和組蛋白脫乙踅襞粒化。[39]
  • 哺乳動物中桅打，NoRC可以和Sin3共抑制復(fù)合物互作是嗜，這種復(fù)合物包括組蛋白脫乙酰基酶HDAC1和HDAC2 挺尾，它們與擬南芥中HDA6是同一基因家族的成員鹅搪。 [44，16]
  • 哺乳動物中遭铺，NoRC可以和DNA甲基轉(zhuǎn)移酶DNMT1和DNMT3互作[39,45]丽柿，DNMT3是從頭DNA甲基轉(zhuǎn)移酶恢准，結(jié)構(gòu)與擬南芥中DRM2相似，在擬南芥中這是核仁顯性所必需的甫题。
  • 在哺乳動物和擬南芥中相似的是顷歌，活性基因啟動子均與H3K4me3以及H3和H4組蛋白超乙酰化相關(guān)幔睬；rRNA基因的沉默與H3K9的甲基化眯漩、H3和H4的脫乙酰化相關(guān)麻顶，并且被沉默的rRNA具有胞嘧啶高甲基化的啟動子赦抖。
  • 而且，在兩者中辅肾，由基因間隔子序列產(chǎn)生的RNA分子都表現(xiàn)出介導(dǎo)沉默的功能队萤。[17,41,42]
  • 不同的是，植物似乎通過siRNA定向誘導(dǎo)胞嘧啶甲基化和異染色質(zhì)形成使rRNA基因沉默矫钓，這是貫穿整個基因組的過程要尔；而哺乳動物似乎已經(jīng)進化出涉及長的非編碼rRNA基因pRNA和NoRC的特異性系統(tǒng)。

觀點與展望

• 核仁顯性和哺乳動物X染色體隨機失活不同新娜，它不是隨機的赵辕，總是沉默同一個親本的rRNA基因。這意味著存在基因組中不同rRNA基因選擇的機制概龄。
• 這種選擇機制不是基于NOR上rRNA基因的數(shù)量还惠。有實驗證明，具有較少rRNA基因的NOR可以比較多的占優(yōu)勢私杜。[34,49]
• 有的假設(shè)說蚕键，物種特異的轉(zhuǎn)錄因子的失活可能會導(dǎo)致與之匹配的rRNA基因失活，即核仁顯性中特定rRNA基因的失活是因為其轉(zhuǎn)錄因子具有物種特異性衰粹，該轉(zhuǎn)錄因子在雜種中的失活導(dǎo)致了核仁顯性[50,51]锣光。 但這個假說在植物中是不成立的，將rRNA基因轉(zhuǎn)染到其他物種的實驗結(jié)果顯示铝耻，轉(zhuǎn)入的rRNA完全可以發(fā)揮功能[52,53]誊爹。
• 也有假設(shè)道，顯性的基因與一種或多種轉(zhuǎn)錄因子具有更高的親和力田篇，更容易被識別替废、轉(zhuǎn)錄箍铭。這個假說源于一個在非洲爪蟾卵母細(xì)胞中做的實驗泊柬，研究者將大量rRNA小基因注入爪蟾卵母細(xì)胞中############################# 待補充 ######################### [54，55诈火，56]兽赁。然而在植物細(xì)胞中的瞬時表達和體外轉(zhuǎn)錄實驗不支持這個假說[52,53]状答。
• 以這些假設(shè)為背景，RNA參與核仁優(yōu)勢的證據(jù)著實令人興奮刀崖，因為原則上惊科，RNA的堿基配對相互作原則可以被用來區(qū)分不同來源的rRNA基因。
• 文中提供了一種可能性：顯性rRNA基因的轉(zhuǎn)錄導(dǎo)致了隱性rRNA的沉默亮钦。利用生成的可以與同源位點反式作用的siRNA幫助DNA甲基轉(zhuǎn)移酶定向到隱性rRNA基因位點馆截，將其甲基化。
  但尚不清楚的是蜂莉，為什么siRNA只在反式作用于隱性rRNA基因蜡娶，而不會沉默它自己的基因座。
  這種假說還有一個不能解釋的現(xiàn)象： 在擬南芥雜種中映穗，轉(zhuǎn)入并整合在其他基因座上的隱性rRNA基因并沒有被沉默[59]窖张。也就是說核仁顯性的調(diào)節(jié)可能是以NOR為單位進行調(diào)節(jié)的，而不是單個rRNA基因[58]蚁滋。
• 作者提到宿接，確定調(diào)控RNA的非編碼轉(zhuǎn)錄本的來源、確定其在發(fā)育過程中的調(diào)控辕录、確定rRNA基因的特異性以及尋找阻止起調(diào)控作用的RNA“濫殺無辜”的因素將是未來幾年被關(guān)注的問題睦霎。

表達積累

• Nucleolar dominance describes the expression of 45S rRNA genes inherited from one progenitor due to the silencing of the other progenitor’s rRNA genes.
  progenitor a person or thing from which a person, animal, or plant is descended or originates; an ancestor or parent.

• Nucleolar dominance is a manifestation of rRNA gene dosage control. 核仁顯性是rRNA基因劑量效應(yīng)的表現(xiàn)

• Despite its ~80 year history and its occurrence in interspecific hybrids [中間雜種] ranging from plants, invertebrates [無脊椎動物], frogs, flies, fish and mammals, the mechanisms responsible for nucleolar dominance are still not resolved.

• The hypothesis that ... ... has been largely supplanted by evidence that ... .... 這個假設(shè)... ...完全被... ...證據(jù)替代。 即某個證據(jù)推翻了或驗證了某個假設(shè)走诞。

• In agreement with these results, ... .... 與這些結(jié)果相一致碎赢，... ...。

• NoRC inhibits rRNA gene transcription in an aza-dC and TSA-reversible manner. ... ... 以一種 ... ... 的方式抑制rRNA基因的轉(zhuǎn)錄速梗。

• Determining the origins of noncoding transcripts giving rise to intergenic regulatory RNAs, determining their regulation during development, identifying the basis for rRNA gene specificity and what prevents regulatory RNAs from silencing all rRNA genes in the genome are questions that will provide focus in the coming years.

• 詞匯

  • allotetraploid hybrid 異源四倍體
  • underdominant genes 到底是顯性基因還是非顯性基因呢肮塞？
  • eliminate 消除
    estimate 估計