來自西班牙科爾多瓦大學(xué)，普渡大學(xué)，加州大學(xué)河畔分校，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)等處的研究人員發(fā)表了題為“A DNA 3 Phosphatase Functions in Active DNA Demethylation in Arabidopsis”的文章，發(fā)現(xiàn)了一種DNA磷酸酶：ZDP在植物DNA去甲基化作用機(jī)制中的重要作用，這將有助于深入了解DNA去甲基化分子機(jī)制。相關(guān)成果公布在Molecular Cell雜志上。

文章的通訊作者是科爾多瓦大學(xué)Roldán-Arjona，以及加州大學(xué)朱健康教授，其中2010年當(dāng)選為美國國家科學(xué)院院士的朱健康教授的成才道路頗具傳奇色彩，這位新中國成立后第二位在中國內(nèi)地接受大學(xué)教育的美國科學(xué)院院士不僅成功的從農(nóng)村走了出來，而且還在植物逆境分子研究等領(lǐng)域里開辟了自己的一片天地。

DNA甲基化修飾是一種重要的表觀遺傳學(xué)標(biāo)志，能通過DNA甲基化和去甲基化實(shí)現(xiàn)表觀調(diào)控。這種調(diào)控方式存在于植物和動物中，雖然DNA甲基化轉(zhuǎn)甲基酶機(jī)制研究的比較清楚，但是DNA去甲基化的功能和機(jī)制仍然不是很明確。

在2006年，朱健康教授研究組針對DNA去甲基化活性功能和機(jī)制關(guān)鍵蛋白ROS1研究證實(shí)了ROS1是一種對于擬南芥DNA去甲基化重要的5-甲基胞嘧啶DNA 糖基酶（glycosylase/lyase），他們提出在植物中，DNA去甲基化激活利用的是一種堿基切除修復(fù)途徑，DNA活性去甲基化是由5-甲基胞嘧啶DNA糖基化酶的ROS1亞家族通過堿基切除修復(fù)途徑所介導(dǎo)的。

之后這一研究組又發(fā)現(xiàn)一個(gè)RNA結(jié)合蛋白ROS3是擬南芥中DNA去甲基化所必須的，遺傳學(xué)數(shù)據(jù)證明ROS3與ROS1處于同一遺傳途徑，體內(nèi)與體外RNA結(jié)合實(shí)驗(yàn)都證明ROS3能夠結(jié)合小RNA，免疫共定位研究發(fā)現(xiàn)ROS3與ROS1共定位于細(xì)胞核的不連續(xù)集中點(diǎn)。這些數(shù)據(jù)證明ROS3在防止DNA高度甲基化過程中起著重要作用并且表明ROS1的DNA去甲基化過程可能是通過結(jié)合在ROS3的小RNA引導(dǎo)完成的。

在這些研究的基礎(chǔ)上，朱健康教授研究組又進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)了DNA磷酸酶ZDP的重要作用——阻止3磷酸鹽的封閉，幫助之后的DNA聚合和連接，從而完成修復(fù)反應(yīng)。研究人員認(rèn)為ZDP和ROS1能在體外相互作用，在體內(nèi)共同定位在核質(zhì)上，并且zdp突變植物的提取物也證明不能完成體外的DNA去甲基化，這些突變還會引發(fā)DNA超甲基化，和一個(gè)報(bào)告基因的轉(zhuǎn)錄沉默。

研究人員還利用全基因組甲基化分析發(fā)現(xiàn)zdp突變植物中存在上百個(gè)超甲基化內(nèi)源性基因位點(diǎn)，這些數(shù)據(jù)表明ZDP能作為ROS1激活DNA去甲基化途徑的一個(gè)分支中的下游效應(yīng)因子。這將有助于更深入的了解植物的去甲基化機(jī)制。

除此之外，今年年初朱健康教授還與清華大學(xué)顏寧教授和施一公教授合作報(bào)道了轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)蛋白（TALE）特異識別DNA的分子機(jī)理，這提供了TALE蛋白的改造基礎(chǔ)，極大地拓寬了TALE蛋白在生物技術(shù)應(yīng)用上的前景。相關(guān)成果公布在Science雜志上。