Non-CG methylation patterns shape the epigenetic landscape in Arabidopsis

甲基转移酶 甲基化 表观遗传学 组蛋白甲基转移酶 生物 DNA甲基化 组蛋白甲基化 RNA导向的DNA甲基化 RNA甲基化 表观遗传学 组蛋白 体育锻炼的表观遗传学 遗传学 细胞生物学 DNA 基因 基因表达
作者
Hume Stroud,J. Truman,Jiamu Du,Xuehua Zhong,Suhua Feng,Lianna M. Johnson,Dinshaw J. Patel,Steven E. Jacobsen
出处
期刊:Nature Structural & Molecular Biology [Springer Nature]
卷期号:21 (1): 64-72 被引量:763
标识
DOI:10.1038/nsmb.2735
摘要

Non-CG methylation is abundant in plants, but its functions are poorly understood. A new study has uncovered the contributions of each non-CG methyltransferase, including the poorly characterized methyltransferase CMT2, to DNA methylation patterning and gene silencing. The results suggest that non-CG methyltransferases participate in self-reinforcing loop mechanisms with histone H3 K9 methylation and small RNAs to control gene silencing throughout the Arabidopsis genome. DNA methylation occurs in CG and non-CG sequence contexts. Non-CG methylation is abundant in plants and is mediated by CHROMOMETHYLASE (CMT) and DOMAINS REARRANGED METHYLTRANSFERASE (DRM) proteins; however, its roles remain poorly understood. Here we characterize the roles of non-CG methylation in Arabidopsis thaliana. We show that a poorly characterized methyltransferase, CMT2, is a functional methyltransferase in vitro and in vivo. CMT2 preferentially binds histone H3 Lys9 (H3K9) dimethylation and methylates non-CG cytosines that are regulated by H3K9 methylation. We revealed the contributions and redundancies between each non-CG methyltransferase in DNA methylation patterning and in regulating transcription. We also demonstrate extensive dependencies of small-RNA accumulation and H3K9 methylation patterning on non-CG methylation, suggesting self-reinforcing mechanisms between these epigenetic factors. The results suggest that non-CG methylation patterns are critical in shaping the landscapes of histone modification and small noncoding RNA.

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