種康院士團隊揭示植物糖基化修飾調控開花新機制

　　蛋白質糖基化是一種重要的蛋白質翻譯后修飾方式，在復雜的生命活動中扮演重要角色。常見的糖基化，如N-糖基化和O-糖基化，蛋白質一般會被修飾上結構復雜的糖鏈。

　　然而，生物體中還存在一種常見但比較特殊的糖基化，它僅在蛋白質上修飾一個單糖。在此修飾中，N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)通過O-糖苷鍵連接到蛋白的絲氨酸或蘇氨酸(Ser/Thr)上，因此被稱為O-GlcNAc糖基化.

　　由于該種糖基化的獨特性及重要性，從發現至今，一直是糖生物學的研究熱點。在人體中O-GlcNAc糖基化蛋白廣泛參與到人的記憶、代謝和免疫等生理過程，并且人體多種疾病的發生發展都與O-GlcNAc修飾水平的異常密切相關，如癌癥、老年癡呆、心血管疾病、糖尿病等。

　　在植物中，這種動態的蛋白糖基化與磷酸化修飾調節植物春化作用介導的開花過程，而O-GlcNAc信號與組蛋白表觀遺傳調控的關系尚不清楚。

　　中國科學院植物研究所研究員、中國科學院院士種康團隊致力于植物體內O-GlcNAc信號調控春化響應及開花時間的分子機制研究。近期，該團隊研究揭示了植物體內一種新的蛋白O-GlcNAc糖基化介導表觀遺傳修飾調控開花的機制，并且建立了組蛋白甲基轉移酶的O-GlcNAc修飾參與植物發育過程的新功能。該研究成果于8月27日在線發表于國際學術期刊The EMBO Journal。

　　該團隊發現，擬南芥O-GlcNAc轉移酶SEC基因功能缺失突變體具有早花的表型。該突變體中開花時間的負調節因子FLC的轉錄受到抑制，同時FLC染色質區組蛋白H3K4me3修飾水平顯著降低，表明植物體內糖基轉移酶SEC參與表觀遺傳介導的開花時間調節過程。

　　FLC位點組蛋白的H3K3me3修飾由組蛋白甲基轉移酶ATX1催化完成，研究發現在體外及體內條件下，SEC均表現出通過催化ATX1使其獲得O-GlcNAc修飾，而激活ATX1的組蛋白甲基轉移酶活性。

　　進一步的蛋白質譜分析及蛋白點突變功能驗證結果表明，ATX1的SET結構域中的Ser947是SEC對ATX1進行O-GlcNAc修飾并且激活其組蛋白甲基轉移酶活性的關鍵位點。

　　研究結果為表觀遺傳調控植物發育開辟了新途徑，同時也為進一步研究O-GlcNAc信號調控植物發育及外界環境響應的分子機制奠定了基礎。

　　參考文獻

　　Kinoshita T, et al., 2014, Biosynthesis and deficiencies of glycosylphosphatidylinositol. Physical and Biological Sciences.

　　Bond M R, et al., 2015, A little sugar goes a long way: the cell biology of O-GlcNAc. J Cell Biol.

　　Xing LJ, et al., 2015, Arabidopsis O-GlcNAc transferase SEC activates histone methyltransferase ATX1 to regulate flowering. EMBO Journal.