清華新聞網(wǎng)12月20日電 真核生物染色質(zhì)上的組蛋白修飾能夠調(diào)控染色質(zhì)狀態(tài)和基因表達,，組蛋白修飾往往通過它們的識別蛋白發(fā)揮調(diào)控作用,。以往研究表明,，組蛋白乙?；揎椇虷3K4me3修飾都與基因的活躍轉(zhuǎn)錄密切相關(guān)，然而這兩種修飾協(xié)同調(diào)控基因表達的關(guān)聯(lián)機制尚待研究,。
清華大學生物醫(yī)學交叉研究院何新建實驗室發(fā)現(xiàn),，擬南芥GTE4蛋白中的Bromo結(jié)構(gòu)域能夠特異識別組蛋白乙?；揎棧鋵M蛋白上不同賴氨酸位點的乙?；鶊F的結(jié)合能力具有累加效應(yīng),，并且對組蛋白H4乙?；揎椀挠H和力遠高于對組蛋白H3乙酰化修飾的親和力。對Bromo結(jié)構(gòu)域中保守氨基酸進行突變能夠完全阻斷其對組蛋白乙?；揎椀淖R別能力，揭示了其對組蛋白乙?；揎椬R別能力的特異性（圖1）,。
圖1.GTE4通過識別組蛋白乙?；揎梾⑴c植物生長發(fā)育
進一步研究發(fā)現(xiàn),，GTE4能夠與兩個功能冗余的蛋白EML1和EML2（EML1/2）結(jié)合,，形成GTE4-EML復合體,，其中EML1/2所包含的Tudor結(jié)構(gòu)域特異識別H3K4me3修飾。遺傳分析發(fā)現(xiàn),，eml1 eml2（eml1/2）雙突變體與gte4突變體具有相似的生長發(fā)育缺陷，且兩種突變體中的差異表達基因高度重疊,，顯示GTE4和EML1/2通過形成復合體共同調(diào)控基因表達，從而參與植物的生長發(fā)育調(diào)控（圖2）,。
圖2.GTE4和EML1/2共同調(diào)控基因表達和生長發(fā)育
通過染色質(zhì)免疫沉淀結(jié)合測序分析,，發(fā)現(xiàn)GTE4和EML2共同結(jié)合在基因組上兼具組蛋白乙?；虷3K4me3修飾的靶基因上，二者對靶基因的結(jié)合相互促進,。GTE4中Bromo結(jié)構(gòu)域的突變顯著降低GTE4對靶基因的結(jié)合能力，揭示了Bromo結(jié)構(gòu)域?qū)M蛋白乙?；揎椀淖R別參與了GTE4對靶基因的結(jié)合。此外，發(fā)現(xiàn)GTE4中的一個保守的-螺旋結(jié)構(gòu)域負責對EML1/2的結(jié)合,，該-螺旋結(jié)構(gòu)域的敲除導致GTE4對靶基因的結(jié)合能力顯著降低（圖3）。這些結(jié)果表明,，GTE4對組蛋白乙?；揎椀淖R別與EML1/2對H3K4me3修飾的識別之間相互協(xié)同,，共同決定了GTE4-EML復合體對靶基因的結(jié)合能力。
圖3.GTE4中的Bromo結(jié)構(gòu)域和EML結(jié)合結(jié)構(gòu)域協(xié)作參與靶向
綜上，該研究發(fā)現(xiàn)了組蛋白乙?；揎椀淖R別蛋白GTE4能夠與H3K4me3修飾的識別蛋白EML1/2互作形成GTE4-EML蛋白復合體，闡明了該復合體在全基因組水平結(jié)合靶基因的分子機制,，拓展了對真核生物中不同組蛋白修飾互作機制的認識。
相關(guān)研究成果以“GTE4-EML染色質(zhì)閱讀復合物同時識別擬南芥組蛋白乙?；虷3K4三甲基化”（The GTE4-EML chromatin reader complex concurrently recognizes histone acetylation and H3K4 trimethylationin Arabidopsis）為題，于12月18日在線發(fā)表于《植物細胞》（Plant Cell）,。
何新建實驗室博士后錢鋒,、2019屆博士畢業(yè)生趙強強、2018屆博士畢業(yè)生周進興,、實驗室生信分析工作人員袁丹陽為論文共同第一作者,，何新建研究員為通訊作者,。研究得到科技部和國家自然科學基金委的資助,。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1093/plcell/koae330
供稿：生物醫(yī)學交叉研究院
編輯：李華山
審核：郭玲
