研讨提醒H3K27me3辨认与转录克制调控的新机制

近期，中国迷信院分子植物迷信杰出立异中间、上海植物困境生物学研讨中间研讨员段成国课题组和研讨员朱安康课题组协作，在Nature Communications上，揭橥了题为Coupling of H3K27me3 recognition with transcriptional repression through the BAH-PHD-CPL2 complex in Arabidopsis的研讨论文。研讨发明了一个新的组卵白H3K27me3浏览器，并提醒了该浏览器克制转录的一种新的分子机制：经过克制Pol II末尾磷酸化克制转录的肇端。

组卵白H3第27位赖氨酸的三甲基化润饰（H3K27me3）是一类主要的转录克制性翻译后润饰（Post-translational modification，PTM），在生物过程的各个方面发扬感化。传统不雅点以为，多梳克制复合体2（Polycomb Repressive Complex 2，PRC2）担任催化并保持H3K27me3；PRC1复合体担任辨认H3K27me3并催化组卵白H2Aub润饰，增进染色质凝聚，克制转录肇端复合物的招募，从而克制转录。但是，近年来的研讨挑衅了该传统不雅点，以为除PRC1复合物之外，生物体还有多种辨认H3K27me3并调控靶位点缄默的机制。

研讨人员经过质谱挑选，在拟南芥中判定到一个由含有BAH构造域卵白AIPP3、含有PHD构造域的同源卵白AIPP2和PAIPP2，以及植物特异的RNA Pol II磷酸酶CPL2构成的卵白复合体（BAH-PHD-CPL2复合体，BPC复合体）。表型剖析标明，BPC复合体的渐变体出现不依附于光周期的早花表型和严重的发育缺点，标明该复合体关于植物的正常发育和开花是必需的。学证据标明，BPC复合体次要经过克制开花节点基因FT的表达调控开花，在BPC渐变体中，FT的表达出现构成型上调。

BAH和PHD构造域次要与组卵白辨认有关。研讨发明，AIPP3可以特异地辨认联合H3K27me3润饰，并经过构造生物学手腕，进一步解析了AIPP3-BAH联合H3K27me3的复合体构造。研讨人员经过ITC和构造模仿发明，AIPP2和PAIPP2的PHD构造域特异性辨认联合未润饰的H3K4。是以，AIPP3与AIPP2/PAIPP2互作构成一个辨认H3K27me3/H3K4me0双润饰的组卵白浏览器模块BAH-PHD。经过mRNA-seq剖析，发明BPC复合体渐变后次要形成年夜量基因表达的上调，显示该复合体是一个转录克制复合体。与构造生物学的结论分歧，从mRNA-seq中上调的差别基因及ChIP试验中，发明BAH-PHD分子模块可以靶向基因组上富含有H3K27me3-H3K4me0润饰的基因，并克制mRNA的发生。当BPC复合体被毁坏时，部门靶点在不丧失H3K27me3的情形下，出现出表达激活的形态，暗示了BPC复合体作为H3K27me3保持门路的下流，克制基因转录。经过ChIP-seq和ChIP-qPCR剖析，发明BPC复合物特异联合在一类H3K27me3/H3K4me0标志的基因上。

在BPC复合体中，含有一个已知的植物特异的Pol II磷酸酶CPL2，被报道可去除Pol II最年夜亚基C末尾构造域（CTD）五号位丝氨酸磷酸化（ser5P）。经过Pol II ChIP-qPCR已揭橥的Pol II NET-seq数据，研讨人员发明，BPC复合体的靶基因转录肇端位点富含末尾未磷酸化的Pol II，但Ser5P-Pol II和Ser2P-Pol II的程度简直检测不到，阐明BPC复合体不影响Pol II的招募，能够影响了Pol II转录的肇端。在BPC复合体的渐变体中，靶位点Ser5P-Pol II程度明显上调。研讨标明，BAH-PHD组卵白浏览器模块可招募CPL2到被H3K27me3/H3K4me0标志的靶基因，经过去磷酸化Ser5P-Pol II克制转录。一旦BAH-PHD模块被毁坏，CPL2无法在靶点富集。

该研讨初次将H3K27me3的辨认直接与Pol II CTD的磷酸化调控相偶联，标明植物体内存在自力于经典PRC2/PRC1-H2AKub1的非典范H3K27me3表不雅缄默机制。固然CPL2是一类植物特有的磷酸酶，但这种组卵白润饰与Pol II PTM的协同机制，能够普遍存在真核生物中。近年来，已有多个课题组报道了BAH-H3K27me3调控形式存在于植物、植物和真菌零碎中。植物中，EBS和SHL经过其BAH构造域辨认H3K27me3，并和植物特异的PRC1组分EMF1物理互作，同另一种H3K27me3浏览器卵白LHP1一路，介入经典的PRC2-PRC1门路中。植物中，比来的一项研讨显示，BAHD1及BAHCC1（BAHD2）卵白异样含有辨认H3K27me3的BAH构造域，但功效存在差异。BAHD1可与PRC2物理互作，BAHCC1与组卵白去乙酰化组分构成复合体，同PRC1配合克制H3K27me3位点的基因表达。上述研讨标明，生物体经过H3K27me3调控转录缄默的机制比之前假想的要庞杂。(100yiyao.com）