遺傳發育所發現植物組蛋白去甲基化酶招募的新機制

　　核小體作為真核生物染色質的基本單位，由DNA纏繞組蛋白八聚體構成。組蛋白N端存在多種共價修飾，這些翻譯后修飾通過影響染色質的狀態而調控基因表達等過程。組蛋白H3第27位賴氨酸的三甲基化修飾（H3K27me3）通過維持基因的沉默狀態，在動植物細胞命運決定以及發育中起著重要的調控作用。實驗室前期研究發現REF6/JMJ12可以特異性地去除H3K27me3/me2甲基化修飾，調控擬南芥基因組中超過600個基因的H3K27me3水平。該工作于2011年發表在Nature Genetics 雜志。然而，REF6如何特異性招募到這些靶基因上的分子機制還不清楚。

　　中國科學院遺傳與發育生物學研究所曹曉風研究組通過研究發現，REF6蛋白C端的串聯鋅指結構域是其功能所必須的。缺失串聯鋅指結構域的REF6蛋白雖然仍具有H3K27me3去甲基化的酶活性，但是不能找到其靶基因位點。進一步研究發現REF6可以通過自身的串聯鋅指結構域識別特異DNA基序（CTCTGYTY）實現其對靶基因的選擇性，進而實現位點特異性的H3K27me3去甲基化。通過對基因組內CTCTGYTY基序的生物信息學分析，研究者發現REF6更傾向于結合在CTCTGYTY基序密集而且染色質處于活躍狀態的區域（圖1）。同時研究者發現在ref6突變體中有一定比例的子葉融合表型。前人研究發現擬南芥CUC1，CUC2和CUC3三個同源的轉錄因子參與了子葉邊界分離過程。染色質免疫共沉淀實驗表明，REF6可以結合CUC1和CUC3基因位點并去除H3K27me3甲基化，但不影響CUC2。與之前的發現一致的是CUC1和CUC3基因位點含有多個CTCTGYTY基序，而CUC2基因位置不含有此基序。ref6與CUC基因的雙突變以及三突變的遺傳分析進一步證實REF6通過CUC1和CUC3基因而不是CUC2基因調節器官邊界形成。REF6同源蛋白廣泛存在于植物不同類群（從苔蘚植物到被子植物），對這些蛋白鋅指結構域的序列識別特異性進行進一步研究將有助于理解植物中組蛋白去甲基化酶有何特異調控靶基因。

　　該項研究成果于4月25日在Nature Genetics 雜志在線發表(doi:10.1038/ng.3556)。曹曉風實驗室的副研究員崔霞（現為中國農業科學院蔬菜花卉所研究員）、陸發隆和博士研究生邱琦以及博士后周兵為本文的共同第一作者。該項研究得到了科技部重大研究計劃、國家自然科學基金和植物基因組學國家重點實驗室的資助。