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《PLOS Genetics》刊发董爱武实验室组蛋白甲基化修饰识别蛋白的功能研究

发布时间: 2015-11-18 10:25

著名遗传学杂志《PLOS Genetics911日在线发表了复旦大学生命科学学院董爱武实验室和国家蛋白质科学中心(上海)黄旲实验室的合作研究,该研究的发现揭示了一种全新的染色质调控机制,即H3K4/H3K36甲基化修饰、甲基化修饰阅读蛋白MRG1/2和转录调控因子CO相互作用,共同参与光周期途径调控的开花过程。

 

开花是植物从营养生长转向生殖生长的关键步骤,受到一系列内部和外部因子的调控,其中光周期途径是自然条件下控制植物开花的主要途径。拟南芥中,光周期途径的核心基因是CONSTANS (CO)FLOWERLOCUS T (FT),在长日照条件下转录因子CO 激活成花素基因FT的表达,促进植物开花。近期的研究发现,FT染色质上的表观遗传修饰在调控FT转录中发挥重要作用,然而尚未有报道阐明CO与这些表观遗传调控因子的直接联系。组蛋白甲基化修饰是一类重要的表观遗传修饰,相应的识别蛋白负责传递其承载的信息,植物中已发现了组蛋白H3K4H3K27甲基化修饰识别蛋白,但还未获得H3K36甲基化修饰识别蛋白。该研究分离鉴定了拟南芥MRG (Morf Related Gene) 家族的两个成员MRG1MRG2,它们既能够特异结合H3K4me3H3K36me3修饰,也与CO存在直接的相互作用,共同促进FT基因的表达。mrg1 mrg2双突变仅在长日照下呈现晚花表型,且突变体中FT基因的表达下调,而COmRNA和蛋白质水平均没有变化。MRG2能够结合在FT基因的启动子区域,且这种结合同时依赖H3K4/H3K36甲基化修饰和CO的存在;另外MRG1/2的缺失也会影响COFT启动子上的富集。复合物结晶结构显示:MRG2 chromodomain中的5个芳香族氨基酸形成的笼状结构负责结合H3K4me3/H3K36me3,而且chromodomain中关键氨基酸的点突变导致MRG2同时丧失了体外结合甲基化修饰和体内促进开花的功能,表明MRG蛋白识别组蛋白甲基化修饰的能力对其生物学功能至关重要。

 

Bu Z, Yu Y, Li Z,Liu Y, Jiang W, Huang Y, Dong A. (2014) Regulation of Arabidopsis flowering bythe histone mark readers MRG1/2 via interaction with CONSTANS to modulate FTexpression. PLoS Genet.10(9):e1004617. doi: 10.1371/journal.pgen.1004617.