染色质通过表观遗传修饰来组织DNA并调节其转录活性。基因组的异染色质区域通常在转录上是沉默的，而常染色质则更易于转录。在DNA复制过程中，遗传信息和染色质修饰都必须忠实地传递给子链。有证据表明DNA聚合酶在转录沉默中起着作用，但其作用范围以及与异染色质维持的关系尚不清楚。
近日，法国克莱蒙·费朗大学遗传繁殖与发展研究所的团队在著名期刊“Genome Biology”在线发表了题为“DNA polymerase epsilon is required for heterochromatin maintenance in Arabidopsis”的文章，阐明了DNA聚合酶ε在拟南芥异染色质维持中的重要作用。
拟南芥DNA和组蛋白甲基转移酶突变体的分析表明，表观遗传对异染色质的组织和功能起着重要作用。在其他生物学功能中，异染色质可确保TEs的转录抑制，而维持异染色质表观遗传标记的缺陷会导致TE沉默的释放。缺失这些标记的突变体也表现出异染色质的错误组织结构。在核水平上，拟南芥异染色质通常组织成称为色心的结构。着丝粒异染色质包含基因组的大部分转座子（TEs），并且在CG，CHG和CHH的三个胞嘧啶序列背景下都与高水平的DNA甲基化有关。
在该研究中，研究者在筛选转录沉默缺陷突变体的过程中，鉴定了编码DNA Polε催化亚基POL2A等位基因的强突变体。研究者发现POL2A可能需要通过防止复制性应激来稳定全基因组的异染色质沉默。POL2A抑制DNA甲基化和组蛋白H3赖氨酸9甲基化，因此，POL2A缺陷型突变体中异染色质沉默的释放反常地发生在这两个抑制性表观遗传标记水平升高的染色质环境中。POL2A不会促进H3K27me1，H3K9me2或H2A.W之类的异色标记的积累，但是对于正确地将异色质聚集到色心是必需的。结果表明，POL2A既可防止TE的CHG DNA甲基化过多，又可控制其在全基因组范围内的沉默。研究者发现CHG高度甲基化是许多复制因子共有的特征，该研究揭示了DNA复制与CHG甲基化之间的联系。在核水平上，POL2A缺陷与异染色质片段化有关。
这些结果表明，POL2A对异染色质的结构和功能至关重要，并且对于整个细胞周期中DNA甲基化的忠实传播，复制过程的顺利进行是必需的。
Fig1.Genome-wide release of silencing in a new pol2a-12 mutant allele
Fig3 Heterochromatin fragmentation in pol2a-12
Fig. CHG and H3K9 hypermethylation in pol2a mutants
原文链接：
https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-020-02190-1#Bib1
欢迎搜索关注“植物生物技术Pbj”微信公众号
,
