将表观遗传标记（例如DNA甲基化）靶向特定位点的能力在基础研究和作物植物工程中都很重要。但是，靶向DNA甲基化的遗传性，其如何影响基因表达以及正确建立所需的表观遗传特征尚不清楚。2021年5月25日，浙江大学刘琬璐及加利福尼亚大学洛杉矶分校Steven E. Jacobsen共同通讯在Nature Communications 在线发表题为”Ectopic targeting of CG DNA methylation in Arabidopsis with the bacterial SssI methyltransferase“的研究论文，该研究显示了用人工锌指蛋白靶向CG特异性甲基转移酶M.SssI可以建立遗传性CG甲基化并沉默拟南芥中的目标基因座。此外，该研究观察到高度可遗传的广泛异位CG甲基化，主要是在常染色体区域。这种高甲基化对转录几乎没有影响，但会触发H2A.Z和H3K27me3积累的轻度但显著降低。这些结果概述了CG甲基化的遗传性和相互作用以及其他表观基因组特征的一般原则，这些原则应有助于指导未来对表观基因组的研究。

DNA甲基化是一种进化保守的表观遗传修饰，在沉默转座因子和调节基因表达中起关键作用。在拟南芥中，DNA甲基化发生在三个序列环境中：CG，CHG和CHH（其中H代表A，T或C）。植物中DNA甲基化的建立涉及DNA甲基转移酶DRM2，通过植物特有的RNA介导的DNA甲基化（RdDM）途径进行。 

RdDM涉及通过RNA聚合酶IV（Pol IV）转录30-40个核苷酸（nt）单链RNA（P4RNA），然后被依赖于RNA的RNA聚合酶2（RDR2）逆转录。通过DICER-LIKE 3（DCL3）处理成24 nt小干扰RNA（siRNA），并加载到ARGONAUTE 4（AGO4）。接下来，与siRNA结合的AGO4通过序列互补识别由Pol V转录的非编码P5RNA，这触发DRM2的募集和从头甲基化。建立后，维持CG甲基化需要DNA甲基转移酶METHYLTRANSFERASE 1（MET1），而维持CHG和CHH甲基化则需要染色体甲基化酶3（CMT3）、CMT2和DRM2。

对称的CG甲基化在不同生物之间是保守的，并且大部分分布在异染色质区或基因区。在植物中，异染色质区域上的甲基化发生在CG，CHG和CHH环境中，并且在转座因子和重复序列的转录沉默中起重要作用。相比之下，在基因区域的甲基化，称为基因体甲基化（gbM），与基因表达成正相关，并在组成型表达的基因中富集。尽管gbM在各种生物中具有高度的保守性，但其功能尚不为人所知。

在不同生物中的研究提出了gbM的各种功能，包括调节基因表达，选择性剪接，反义转录，通过外显子定义提高剪接准确性，抑制RNA聚合酶II（Pol II）起始以及降低Pol II延伸效率。然而，在gbM水平存在差异的不同植物物种和模型植物拟南芥中进行的大多数研究表明，这种修饰对基因表达的作用有限。同样，gbM似乎并不影响植物中不同组蛋白修饰的整体模式。组蛋白变体H2A.Z是一个例外，其中已假设gbM可以防止H2A.Z扩展成基因体和异常转录本的转录。

随着DNA靶向工具（例如人造锌指（ZF），TAL效应子和CRISPR / Cas9系统）的发展，已成功在动植物中实现了对特定基因组位点的DNA甲基化的控制操作。最近在拟南芥中的研究表明，靶向由人工ZF蛋白融合不同RdDM组分足以将甲基化靶向基因组中的ZF结合位点。先前在不同生物中的研究都使用了Spiroplasma sp.菌株MQ1 CG甲基转移酶M.SssI（SssI）靶向甲基化。

在这项工作中，将SssI融合到旨在靶向FAGEERING WAGENINGEN（FWA）启动子的人工ZF（ZF-SssI）上，并测试其靶向拟南芥中甲基化的能力。ZF-SssI融合蛋白成功地将可遗传的DNA甲基化靶向FWA启动子和其他ZF脱靶位点。此外，ZF-SssI植物表现出全基因组范围的异位CGhttps://mp.weixin.qq.com/s/TF9NmVfHAjSlaEXSyKJxmQ