Nature Genetics：证实拟南芥中REF6是H3K27me3的去甲基化

　　PcG介导的组蛋白H3第27位赖氨酸上三甲基化（H3K27me3）在基因沉默和发育调控中起着至关重要的作用。此前有研究表明，拟南芥中H3K27me3甲基化也是可以被主动去除的，但如何发生去甲基化的作用机制目前还不清楚。

　　中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓风研究组对拟南芥15种组蛋白去甲基化酶基因家族进行了系统鉴定和功能分析。首先建立了植物细胞内组蛋白去甲基化酶活性检测体系，通过该体系发现拟南芥REF6/JMJ12可以特异性地去除H3K27双甲基化和三甲基化修饰。过表达REF6的植物与H3K27me3功能异常突变体具有相似的表型。

　　为了检测REF6对H3K27me3去甲基化的整体影响，作者利用H3K27me3抗体对野生型col和ref6突变体样本进行了（CHIP-seq)分析鉴定了数百个靶基因，进一步表明了REF6在H3K27me3去甲基化中所起的作用，并表明656个基因中大多数应该是REF6的靶基因。为了调查H3K27me3水平的升高是否影响到了转录水平，作者采用Affymetrix ATH1 拟南芥表达谱芯片（该芯片服务由博奥生物有限公司提供）对拟南芥全基因组的基因表达进行了研究，结果发现REF6突变植株相对于野生型有122个上调基因和123个下调基因，其中45个下调基因与H3K27高甲基化诱导基因存在overlap，这一结果证实了H3K27me3水平升高会导致基因表达下调。

　　综上所述，REF6是在植物中首次发现的H3K27me3去甲基化酶。REF6 突变引起易位，增加H3K27me3的水平，降低上百个参与调控发育模式和各种应激反应的基因表达水平。由于拟南芥中H3K9me3水平很低，因此REF6和LHP1可能在进化中获得了新的功能，参与到H3K27me3介导基因沉默的调控途径中。这一研究工作填补了植物H3K27me3调控机制的一个重要空白，并表明该机制在高等动植物中是保守的，为进一步研究H3K27me3在植物生长发育及对环境响应过程中的作用奠定了基础。该研究结果已于2011年6月发表在《自然—遗传学》（Nature Genetics）杂志上。
原文摘要：
Arabidopsis REF6 is a histone H3 lysine 27 demethylase
Polycomb group (PcG)-mediated histone H3 lysine 27 trimethylation (H3K27me3) has a key role in gene repression and developmental regulation^{1, 2, 3, 4}. There is evidence that H3K27me3 is actively removed in plants^{5, 6, 7, 8}, but it is not known how this occurs. Here we show that RELATIVE OF EARLY FLOWERING 6 (REF6), also known as Jumonji domain–containing protein 12 (JMJ12), specifically demethylates H3K27me3 and H3K27me2, whereas its metazoan counterparts, the KDM4 proteins, are H3K9 and H3K36 demethylases^{9, 10}. Plants overexpressing REF6 resembled mutants defective in H3K27me3-mediated gene silencing. Genetic interaction tests indicated that REF6 acts downstream of H3K27me3 methyltransferases. Mutations in REF6 caused ectopic and increased H3K27me3 level and decreased mRNA expression of hundreds of genes involved in regulating developmental patterning and responses to various stimuli. Our work shows that plants and metazoans use conserved mechanisms to regulate H3K27me3 dynamics but use distinct subfamilies of enzymes.
原文出处：http://www.nature.com/ng/journal/v43/n7/full/ng.854.html