[施臥虎、陳柏仰] 去泛素酶OTU5 維持阿拉伯芥基因體DNA甲基化模式並傳遞磷酸養分訊號

A:低磷酸鹽培養基對於根毛發育的影響

B:熱點圖顯示出表現量差異基因

C:熱點圖顯示出甲基化差異位置

D:散佈圖呈現表現量差異基因與組蛋白甲基化修飾差異基因的相關性

植物在生長的環境若缺乏磷酸鹽(Pi)時會誘導出一套適應性機制,重新調整細胞內磷酸鹽的平衡。若是阿拉伯芥的OVARIAN TUMOR DOMAIN-CONTAINING DEUBIQUITINATING ENZYME5 (OTU5) 基因發生突變,將會改變其根毛相關基因的DNA甲基化以及改變缺磷對於根部發育的反應。 otu5突變株在缺磷的情況下並不會增加側根和根毛數量,反而形成非常短的根毛,明顯與野生株不同。然而當植物培養在富含磷酸鹽的培養基中,由於otu5突變株的主根生長較慢,因而發育出比野生株更多的根毛,產生出類似於磷酸鹽缺乏植物的外表型。當植物培養在低磷酸鹽的培養基上時,其磷酸代謝相關基因的啟動子上之組蛋白H3K4me3以及H3K27me3修飾將發生變化,這樣的修飾變化與此類基因的mRNA豐度變化成正相關。 然而磷酸鹽缺乏對DNA甲基化影響較小,而這些DNA甲基化差異區域主要存在於跳耀子(Transposable element),此結果暗示在低磷酸鹽的環境中,DNA甲基化對於維持基因組完整性扮演重要的角色。此研究成果推論DNA甲基化以及組蛋白甲基化修飾構成關鍵且相互依賴的調節系統,進而影響磷酸鹽調控基因組的活性。