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(dá)，在動(dòng)植物的生長(zhǎng)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(fù)責(zé)在基因的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)介導(dǎo)染色質(zhì)開放，為基因表達(dá)創(chuàng)造條件。清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)交叉研究院何新建實(shí)驗(yàn)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(xué)界對(duì)染色質(zhì)重塑復(fù)合體在這個(gè)過程中的作用知之甚少。
4月29日，何新建實(shí)驗(yàn)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(dǎo)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(dǎo)花發(fā)育過程中染色質(zhì)開放，從而促進(jìn)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(jī)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(duì)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段的幼苗和生殖生長(zhǎng)階段的花序的影響。RNA測(cè)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(dá)，在花發(fā)育過程中發(fā)揮了主導(dǎo)作用。染色質(zhì)可及性測(cè)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(dòng)子遠(yuǎn)端區(qū)域（圖1）。
進(jìn)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(dǎo)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(dǎo)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(qiáng)其與靶基因的結(jié)合能力，另一方面能夠增強(qiáng)其染色質(zhì)重塑活性，從這兩個(gè)層面實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jìn)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(jī)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(duì)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(hào)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(hào)下降的位置傾向于富集在基因上游啟動(dòng)子遠(yuǎn)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(dǎo)花發(fā)育相關(guān)基因上游啟動(dòng)子遠(yuǎn)端區(qū)域的染色質(zhì)可及性，由此促進(jìn)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(dá)（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(gè)層面揭示了SAS復(fù)合體對(duì)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(jìn)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(shí)驗(yàn)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(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部、清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)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(xué)交叉研究院
編輯：李華山
審核：郭玲
