清華新聞網(wǎng)5月6日電 染色質(zhì)重塑因子能夠利用ATP水解產(chǎn)生的能量改變核小體的分布和染色質(zhì)的可及性,，通過影響染色質(zhì)狀態(tài)調(diào)控基因表達,，在動植物的生長發(fā)育過程發(fā)揮了重要的作用,。SWI/SNF類型染色質(zhì)重塑因子形成多亞基復(fù)合體,，主要負責在基因的轉(zhuǎn)錄起始位點介導染色質(zhì)開放,，為基因表達創(chuàng)造條件。清華大學生物醫(yī)學交叉研究院何新建實驗室前期工作發(fā)現(xiàn),，植物中存在BAS,、SAS和MAS三類SWI/SNF復(fù)合體，其中SAS復(fù)合體是花器官正常發(fā)育所必需,。盡管以往的研究揭示了轉(zhuǎn)錄因子在花發(fā)育過程中的重要作用,，然而科學界對染色質(zhì)重塑復(fù)合體在這個過程中的作用知之甚少。
4月29日,，何新建實驗室在《核酸研究》（Nucleic Acids Research）雜志發(fā)表了題為“SAS染色質(zhì)重塑復(fù)合體介導轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的花序特異性染色質(zhì)可及性”（The SAS chromatin-remodeling complex mediatesinflorescence-specific chromatin accessibility for transcription factor binding）的研究論文,。該研究發(fā)現(xiàn)擬南芥SAS類型的SWI/SNF染色質(zhì)重塑復(fù)合體介導花發(fā)育過程中染色質(zhì)開放，從而促進花發(fā)育相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子與靶基因結(jié)合,，揭示了該復(fù)合體調(diào)控花發(fā)育的分子機制,。
該研究在全基因組水平分別研究擬南芥中的三類SWI/SNF復(fù)合體對營養(yǎng)生長階段的幼苗和生殖生長階段的花序的影響。RNA測序分析表明,，與發(fā)育表型數(shù)據(jù)一致,，在三類SWI/SNF復(fù)合體中，SAS在花序中特異調(diào)控大量花發(fā)育相關(guān)基因的表達,，在花發(fā)育過程中發(fā)揮了主導作用,。染色質(zhì)可及性測序分析表明,，花序中特異形成的大量染色質(zhì)開放區(qū)域是由SAS所特異控制的，這些區(qū)域在花發(fā)育和花器官形成相關(guān)基因上顯著富集,，主要分布在基因上游的啟動子遠端區(qū)域（圖1）,。
進一步分析表明，在一部分花發(fā)育相關(guān)基因上,，SAS在花序中被特異招募,，從而在這些基因上介導染色質(zhì)開放。此外,，SAS在花序中與另一些花發(fā)育相關(guān)基因的結(jié)合與在幼苗中沒有顯著差異,，然而SAS能夠特異在花序中介導這些基因的染色質(zhì)開放。這些結(jié)果表明,，在花發(fā)育過程中,，SAS一方面能夠增強其與靶基因的結(jié)合能力，另一方面能夠增強其染色質(zhì)重塑活性,，從這兩個層面實現(xiàn)對花發(fā)育相關(guān)基因上染色質(zhì)可及性的特異調(diào)控,。
圖1.SAS復(fù)合體促進花發(fā)育相關(guān)基因上的染色質(zhì)開放性
以往研究表明，MADS家族轉(zhuǎn)錄因子在植物花發(fā)育及花器官形成過程中具有關(guān)鍵作用,。為了探索SAS復(fù)合體與MADS轉(zhuǎn)錄因子之間的關(guān)系,，該研究選取了控制花發(fā)育的關(guān)鍵MADS轉(zhuǎn)錄因子AP1，探究其與SAS之間的關(guān)聯(lián)機制,。在ap1突變體中,，染色質(zhì)可及性在全基因組水平上沒有明顯變化，說明SAS對花特異開放區(qū)域的調(diào)控不依賴AP1,。相反,，在syd突變體中，AP1與大量靶基因的結(jié)合信號明顯下降,，這些靶基因與花發(fā)育密切相關(guān),。在syd突變體中，AP1與靶基因結(jié)合信號下降的位置傾向于富集在基因上游啟動子遠端區(qū)域,，并且伴隨這些區(qū)域染色質(zhì)可及性的明顯下降,。這些研究結(jié)果表明，在花發(fā)育過程中,，SAS能夠介導花發(fā)育相關(guān)基因上游啟動子遠端區(qū)域的染色質(zhì)可及性,，由此促進MADS轉(zhuǎn)錄因子與這些區(qū)域結(jié)合，從而調(diào)控花發(fā)育相關(guān)基因的表達（圖2）,。
圖2.SAS復(fù)合體在花發(fā)育過程中的作用模型
綜上,，該研究從多個層面揭示了SAS復(fù)合體對花發(fā)育的重要影響，區(qū)分了不同類型SWI/SNF復(fù)合體的功能特異性,，為進一步研究染色質(zhì)重塑復(fù)合體如何與轉(zhuǎn)錄因子協(xié)作參與植物發(fā)育過程奠定了基礎(chǔ),。
何新建實驗室已畢業(yè)博士生郭婧為論文的第一作者,，何新建研究員為論文的通訊作者。研究得到國家自然科學基金委,、科技部,、清華大學生物醫(yī)學交叉研究院的資助。
論文鏈接：
https://academic.oup.com/nar/article/53/8/gkaf316/8121652?searchresult=1
供稿：生物醫(yī)學交叉研究院
編輯：李華山
審核：郭玲
