2020年9月18日，來自法國的研究團隊在線發(fā)表了題為“Epigenetic?silencing?of?clustered?tRNA?genes?in?Arabidopsis”的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)在擬南芥中編碼tRNA的基因簇（tDNA）在轉(zhuǎn)錄上是沉默的，這些tDNAs含有較高的CG甲基化水平。同時研究者還發(fā)現(xiàn)，伴隨著DNA甲基化，成簇的tDNAs表現(xiàn)出異染色質(zhì)特征，而分散的對應物是常染色體特征。這項工作表明，基因組和表觀組是調(diào)控tDNAs轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵因素。

在擬南芥中，雖然大多數(shù)tDNAs分散在整個核基因組中，但先前的研究表明，部分脯氨酸（Pro）、絲氨酸（Ser）和酪氨酸（Tyr）tDNAs是成簇的。在這里，研究人員確定了一個由半胱氨酸（Cys）tDNAs形成的新簇。在擬南芥中，Ser，Tyr，Pro和Cys-tDNAs的成簇拷貝與分散拷貝的表達水平存在差異。在正常生長條件下，成簇的tDNA被抑制，而它們的非聚集等價物被表達。這些成簇的tDNA基因座大多含有保守的順式元件參與RNAP-III轉(zhuǎn)錄復合物識別，比如A和Bbox、TA-rich和CAA的上游元件、下游的poly-T。

研究者發(fā)現(xiàn)這些沉默的tDNAs含有較高的CG甲基化水平。首先運用northern?blots分析了tRNA穩(wěn)態(tài)水平，5-azaC處理可以顯著提高成簇的Tyr-tDNAs表達，而Pro-tDNAs則無影響。在使用降低RdDM表達和DNA甲基化途徑不變的突變植物，研究者在RdDM突變體植株中，未檢測到簇狀Tyr和Pro-tDNAs表達的釋放，表明RdDM途徑在tDNA的表達沉默中并沒有起主要作用。作者用了一系列的突變體之后發(fā)現(xiàn)tDNA簇的表觀遺傳沉默是在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶MET1、CMT2和CMT3以及染色質(zhì)重塑因子DDM1的復雜相互作用下進行的，強調(diào)了DNA甲基化有效地阻止了包括簇狀tDNAs在內(nèi)的多個基因座上RNAPⅢ轉(zhuǎn)錄的觀點。這種過程與5SrDNA重復序列的轉(zhuǎn)錄調(diào)控有一些相似之處。同時維持胞嘧啶甲基化水平可協(xié)同抑制成簇tDNA表達。與分散的等效物相比，成簇的tDNA顯示出特殊的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。根據(jù)其染色質(zhì)狀態(tài)可以將簇狀tDNA可分為三類：（i）主要與長基因和內(nèi)含子區(qū)相關(guān)的常染色體狀態(tài)的Pro;（ii）具有典型的異色染色質(zhì)狀態(tài)的Ser和Tyr;（iii）具有異色染色質(zhì)狀態(tài)和低NO的Cys。

tRNA由RNAP?III轉(zhuǎn)錄，在翻譯過程中充當mRNAs和新生多肽之間的物理聯(lián)系。目前關(guān)于tRNAs在蛋白質(zhì)合成和它們在其他生物過程中的多種功能都有報道，但RNAP-III對tDNAs的整個全套轉(zhuǎn)錄調(diào)控仍然缺乏文獻記錄。本文的研究提供了DNA甲基化和組蛋白PTMs對RNAPⅢ轉(zhuǎn)錄的負面影響的證據(jù)，同時揭示了擬南芥中表觀修飾對簇狀的tDNAs表達的影響。