乐投letou生物报路: 全球气象变暖正严沉影响着植物的成长发育和地理散布,,,,,,,,并对农业出产领域造成威胁。。。。。。。在高环境温度下,,,,,,,,植物会阐发叶柄和下胚轴伸长等一系列表型,,,,,,,,即高温状态建成。。。。。。。表观遗传建饰在调节植物成长发育和环境响应等方面阐扬了沉要作用,,,,,,,,其中,,,,,,,,组蛋白共价建饰通过影响染色质的状态而调控基因表白等过程。。。。。。。组蛋白H3第27位赖氨酸的三甲基化建饰(H3K27me3)通过维持基因的寡言状态,,,,,,,,在动植物细胞命运决定以及成长发育中阐扬沉要的调控作用。。。。。。;;;;;;;;蜃橹刑囟ㄎ坏愕腍3K27me3建饰水平由组蛋白甲基转移酶和去甲基化酶进行动态调控。。。。。。。中国科学院遗传与发育生物学钻研所曹晨风钻研组初次报路了拟南芥组蛋白H3K27me3去甲基化酶REF6/JMJ12,,,,,,,,它可能通过其自身锌指结构域特异性鉴别基因组中CTCTGYTY基序从而去除H3K27me3/me2甲基化建饰,,,,,,,,调控基因的时空表白 (Lu, et al. Nature Genetics, 2011; Cui, et al. Nature Genetics, 2016; Li, et al. Nature Genetics, 2016),,,,,,,,且REF6对靶位点的鉴别受到DNA甲基化建饰的抑造(Qiu, et al. Nature Commun, 2019)。。。。。。。有意思的是,,,,,,,,REF6可能与热激转录因子HSFA2形成正向反馈回路从而维持植物对高温的传代影象(Liu, et al. Cell Research, 2019)。。。。。。。REF6参加植物多方面成长发育过程,,,,,,,,如着花、器官天堑形成、侧根发育、叶片衰老、种子休眠等。。。。。。。钻研者发现REF6职能缺失突变阐发为高温诱导的下胚轴伸长碰壁表型。。。。。。。只管钻研者在表观建饰因子REF6对靶基因的鉴别方面已有所相识,,,,,,,,但是对REF6在鉴别靶基因、阐扬酶活性以及靶基因激活表白的挨次关系方面的认知并不全面。。。。。。。鉴于前人鄙人胚轴响应温度变动方面有较多钻研,,,,,,,,因而钻研者利用该温度响应系统对表观遗传动态调控机理进行了深刻钻研。。。。。。。
该钻研利用遗传学、染色质组学、转录组学、及生物化学等钻研伎俩,,,,,,,,揭示了REF6参加拟南芥高温响应的分子机造,,,,,,,,证了然表观遗传建饰因子与转录因子协同作用调控基因表白从而响应环境信号的沉要作用。。。。。。。表型分析发现REF6职能缺失突变导致植物高温状态建成受到显著抑造,,,,,,,,而其他组蛋白H3K27me3去甲基化酶JMJ11和JMJ13职能缺失突变对高温响应正常,,,,,,,,批注REF6在拟南芥高温响应过程中阐扬主效职能;;;;;;;;染色质组和转录组分析发现,,,,,,,,REF6的直接靶基因赤霉素合成有关基因GA20ox2 (GA 20-oxidases 2)和转录因子bHLH87 (basic helix-loop-helix 87)的表白在高温下被激活,,,,,,,,而在ref6突变体中却被抑造;;;;;;;;遗传学分析发现REF6参加拟南芥高温响应过程至少是部门通过在高温下激活这两个靶基因的表白实现的,,,,,,,,且REF6的酶活性对于靶基因的激活是必须的;;;;;;;;进一步钻研发现,,,,,,,,bHLH87的基因表白同时受到REF6和高温状态建成主题转录因子PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR 4 (PIF4)的共同调控,,,,,,,,即REF6掌管去除bHLH87基因上的H3K27me3,,,,,,,,PIF4掌管在高温下激活bHLH87的基因表白,,,,,,,,它们之间相互依赖、缺一不成。。。。。。。该钻研揭示了植物高温状态建成的表观遗传调控机造,,,,,,,,同时为表观遗传建饰的动态调控与关键转录因子的结合协同调控基因转录提供了直接的证据。。。。。。。
该项钻研成就于2021年11月25日在National Science Review在线颁发(DOI:10.1093/nsr/nwab213),,,,,,,,中国科学院遗传与发育生物学钻研所曹晨风钻研组已毕业博士生何凯璇、博士后梅海亮为本文的共同第一作者,,,,,,,,邓娴副钻研员与曹晨风钻研员为共同通讯作者。。。。。。。该钻研工作由国度天然科学基金委、中国科学院、中科院青年创新推进会、海南省崖州湾种子尝试室博士后基金、植物基因组学国度沉点尝试室等提供经费支持。。。。。。。
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图:表观遗传因子REF6与高温转录因子协同推进基因转录激活和高温状态建成 |