2017年3月15日,國際植物學著名期刊《The Plant Cell》刊登董愛武教授和麻錦彪教授的合作研究:The Histone Chaperone NRP1 Interacts with WEREWOLF to Activate GLABRA2 in Arabidopsis Root Hair Development(DOI: 10.1105/tpc.16.00719)。該工作揭示了組蛋白分子伴侶通過與特定轉錄因子相互作用調控多細胞生物發育過程中細胞分化的分子機製。《The Plant Cell》編輯Jennifer Mach撰文評論:該研究從分子、細胞、遺傳等多個層麵揭示了轉錄因子WER通過招募組蛋白分子伴侶NRP1促進下遊基因GL2轉錄的分子機製,闡明了在細胞分化過程中,關鍵的轉錄因子可以將組蛋白分子伴侶招募到特定靶基因,改變相關區域的染色質結構,促進基因轉錄,進而影響細胞命運的決定。(A Histone Chaperone and a Specific Transcription Factor Modulate GLABRA2 Expression in Root Hair Development, DOI: 10.1105/tpc.17.00131)
模式植物擬南芥的根表皮細胞可分化為根毛細胞和非根毛細胞,該細胞分化過程由關鍵的負調控基因GL2及其上遊轉錄因子WER調控。簡單而言,如果根表皮細胞表達GL2,細胞分化為非根毛細胞;反之,如果WER或GL2不表達,根表皮細胞就分化為根毛細胞。
真核生物DNA的複製、轉錄與修複一直伴隨著核小體的組裝/去組裝過程,該過程需要組蛋白分子伴侶的幫助。NAP1(Nucleosome Assembly Protein 1)是真核生物中保守存在的一類組蛋白分子伴侶。團隊之前的研究發現:在NAP1家族成員NRP1/NRP2功能缺失的突變體中,GL2基因的表達量下降,異位的根毛細胞增多,相關工作在2006年發表於《The Plant Cell》雜誌(DOI: 10.1105/tpc.106.046490),然而具體的分子機製並不清楚。
後續的研究發現:組蛋白分子伴侶NRP1與轉錄因子WER可以發生直接的蛋白-蛋白相互作用,NRP1被WER招募到GL2基因的啟動子區域並發揮分子伴侶活性移除組蛋白,促進GL2基因的轉錄激活。麻錦彪教授團隊解析了NRP1的晶體結構,發現NRP1以二聚體形式存在。兩個團隊合作證明了NRP1蛋白N端ɑ-螺旋和C端酸性區對NRP1結合組蛋白和轉錄因子WER以及發揮體內功能均具有重要作用;NRP1通過結合組蛋白解除核小體結構對轉錄因子與靶基因結合的抑製,促進WER結合GL2啟動子,進而激活基因轉錄。
朱炎副教授、博士研究生榮亮和羅強為文章的共同第一作者。該研究得到了國家重大科學研究計劃、自然科學基金委、狗万外围充值 遺傳工程國家重點實驗室、遺傳與發育協同創新中心的資助和支持。
全文鏈接:
http://www.plantcell.org/content/29/2/260.long
《The Plant Cell》編輯Jennifer Mach評論鏈接:
http://www.plantcell.org/content/29/2/197.long
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