遺傳發育所植物組蛋白H3K27me3去甲基化酶研究獲進展

　　PcG介導的組蛋白H3第27位賴氨酸上三甲基化（H3K27me3）在基因沉默和發育調控中起著至關重要的作用。小鼠胚胎干細胞中超過10%的基因受該種修飾調控，擬南芥中超過7,000個基因受該修飾調控。擬南芥中H3K27me3主要由CLF和SWN兩個甲基轉移酶催化，并招募LHP1結合以有效抑制基因表達。在哺乳動物中H3K27me3修飾是可逆的，但植物中并不存在哺乳動物中H3K27me3去甲基化酶KDM6的直系同源物。此前有研究表明，擬南芥中H3K27me3甲基化也是可以被主動去除的，因此揭示H3K27me3去甲基化的分子機制是植物表觀遺傳學研究中的一個重要科學問題。

　　中國科學院遺傳與發育生物學研究所曹曉風研究組對植物組蛋白去甲基化酶基因家族進行了系統鑒定和功能分析。該研究組首先建立了植物細胞內組蛋白去甲基化酶活性檢測體系，通過該體系發現擬南芥REF6/JMJ12可以特異性地去除H3K27雙甲基化和三甲基化修飾。過表達REF6的植物與H3K27me3功能異常突變體具有相似的表型。

　　遺傳學研究證明，clf swn對ref6表現上位效應，同時ref6可以部分回復clf的表型，表明REF6和H3K27me3甲基轉移酶起著相互拮抗的作用。通過H3K27me3抗體進行染色質免疫共沉淀結合大規模測序分析鑒定了數百個基因H3K27me3水平上升，這些基因多數是REF6的靶基因，參與植物發育以及對各種刺激響應等多種生物學過程。轉錄組分析表明，這些基因上H3K27me3水平上升與其轉錄抑制呈正相關。

　　綜上所述，REF6是在植物中首次發現的H3K27me3去甲基化酶。REF6在動物中的同源蛋白KDM4可以去甲基化H3K9me3，LHP1在動物中的同源蛋白HP1在體內結合H3K9me3。由于擬南芥中H3K9me3水平很低，因此REF6和LHP1可能在進化中獲得了新的功能，參與到H3K27me3介導基因沉默的調控途徑中。

　　這一研究工作填補了植物H3K27me3調控機制的一個重要空白，并表明該機制在高等動植物中是保守的，為進一步研究H3K27me3在植物生長發育及對環境響應過程中的作用奠定了基礎。

　　該研究結果已于6月5日在Nature Genetics在線發表。曹曉風實驗室博士研究生陸發隆和副研究員崔霞為該論文的共同第一作者。

　　該研究得到了科技部重大研究計劃和國家自然科學基金的資助。