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植物所揭示组蛋白去乙酰化酶复合体调控光形态建成新机制

  植物基因在光形态建成中会发生转录的重编程,同时伴随染色质的动态变化和组蛋白修饰的动态分布。大量光响应基因由于染色质开放性的变化,在“开(激活)”和“关(抑制)”之间切换以确保植物适应不断变化的光照环境,这些基因包含光信号途径中的重要组分因子。虽同为光信号的正向调节因子,转录因子编码基因HY5BBX22被光诱导,光受体编码基因PHYA在光照条件下则被抑制。然而,对于这些基因的染色质变化在光响应过程中的调控机制却知之甚少。

  中国科学院植物研究所研究员林荣呈研究组通过IP-MS技术鉴定到一个去乙酰化酶复合体(SNL-HDA19),其成员包括HDA19、SNL1~6和MSI1,它们均是光信号通路的负调节因子。SNL-HDA1去乙酰化酶复合体和光信号正向转录因子HY5互作,进而被后者招募至靶基因的染色质区域。在黑暗中,HY5经历26S蛋白酶体介导的降解,而去乙酰化酶复合体SNL-HDA1则积累。一方面,HY5蛋白的减少降低了靶基因染色质的开放性,另一方面,去乙酰化酶复合体使靶位点组蛋白去乙酰化水平升高,染色质处于失活状态,二者共同调控的基因表达被抑制。见光后,HY5稳定且SNL-HDA19复合物的表达水平随之降低,从而促进靶基因的表达。SNL-HDA1复合体和HY5结合在靶基因的相同位置,当SNL-HDA19复合体的功能缺陷时,HY5与这些位点的结合会增强,可见二者相互拮抗调控光响应靶基因的表达及光形态建成。一些未知的染色质调节因子或与HY5协同作用,以拮抗HDA19对特定染色质的抑制作用。结果说明,SNL-HDA19去乙酰化酶复合物会作用于特定光响应基因,导致其染色质“关闭(抑制)”,也会抑制其互作蛋白HY5和其它未鉴定转录因子与光响应靶基因的结合,在光信号转导中发挥重要作用。SNL-HDA1和转录因子HY5之间的相互作用调节了植物对不断变化光环境的适应性。

  11月27日,相关研究成果在线发表在New Phytologist上。林荣呈研究组副研究员景艳军和博士研究生郭强为论文的第一作者,林荣呈和景艳军为论文通讯作者。研究工作得到国家重点研究开发计划和国家自然科学基金的资助。

  论文链接

SNL-HDA1去乙酰化酶复合体和HY5相互拮抗调控光形态建成


研究团队单位:植物研究所
来源:中国科学院
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