研究背景
转座子（transposon）在细菌、病毒以及真核生物的基因组中广泛分布。转座子类似内源性病毒，能够在宿主基因组中“复制和粘贴”自己的DNA，以达到其自我“繁殖”的目的。
RNA导向的DNA甲基化（RdDM）途径是高等植物基因组甲基化的重要途径。在该途径中，植物独有的两个RNA聚合酶（Pol IV和Pol V）发挥了核心作用。
高等植物中经典的RdDM途径通路 (1)
Pol IV和Pol V作为真核生物的第四个和第五个多亚基RNA聚合酶，虽然植物Pol IV和Pol V于2005年被发现，然而其三维结构仍然未被报导，大大阻碍了Pol IV和Pol V的进一步深入研究。
研究过程
在该工作中，研究人员克服了低丰度超大蛋白质复合物的制备瓶颈，通过拟南芥的悬浮细胞体系纯化了内源的Pol IV-RDR2复合物，随后通过冷冻电镜单颗粒重构技术，解析了Pol IV-RDR2全酶和Pol IV-RDR2转录延伸复合物冷冻电镜结构，并结合生物化学和遗传学实验进一步阐明了Pol IV和RDR2协作的分子机制。
Pol IV-RDR2全酶的复合物结构（左）以及Pol IV-RDR2 转录延伸复合物（右）的三维结构
Pol IV-RDR2的三维结构以及二者高效合作合成双链RNA的机制
这项工作首次揭示了真核生物第四个多亚基RNA聚合酶的三维构造，阐明了两种RNA聚合酶Pol IV和RDR2协作转录的独特分子机制，回答了RdDM途径中双链RNA如何合成的科学问题。这一研究结果拓展了真核生物RNA聚合酶结构和功能的多样性，加深了我们对植物表观遗传机制的理解。
设施保障与支持
国家蛋白质科学研究（上海）设施电镜分析系统为该研究的Pol IV-RDR2, Pol IV-RDR2-DNA 两个蛋白复合物的冷冻制样和制样条件筛查提供了支持，为Pol IV–RDR2 bTEC的冷冻电镜数据收集给予了技术支持和机时保障。
