中大新聞網(wǎng)訊（通訊員熊麗娜）油菜素內(nèi)酯（Brassinosteroid, BR）是調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育和抗性應(yīng)答的重要類固醇激素。油菜素內(nèi)酯通過(guò)一系列信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，將信號(hào)傳遞給下游轉(zhuǎn)錄因子BRASSINAZOLE-RESISTANT 1 (BZR1)，進(jìn)而調(diào)控BR響應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄。早在2005年，油菜素內(nèi)酯和轉(zhuǎn)錄因子BZR1就被報(bào)道既可以抑制基因轉(zhuǎn)錄也可以激活基因轉(zhuǎn)錄。其中，BZR1通過(guò)與TOPLESS相互作用進(jìn)而招募Histone deacetylase 19形成轉(zhuǎn)錄抑制復(fù)合體抑制BR響應(yīng)基因的表達(dá)，因而B(niǎo)ZR1抑制基因轉(zhuǎn)錄的機(jī)制已較為清楚。但BZR1激活BR響應(yīng)基因表達(dá)的分子機(jī)制仍不清晰。
2024年2月14日，中山大學(xué)李陳龍課題組與卡內(nèi)基科學(xué)研究所王志勇課題組合作在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊Developmental Cell發(fā)表了題為"The BAS chromatin remodeler determines brassinosteroid-induced transcriptional activation and plant growth in Arabidopsis"的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)BRAHMA-Associated SWI/SNF complexes (BAS)染色質(zhì)重塑復(fù)合體決定了BZR1的轉(zhuǎn)錄激活能力，通過(guò)提高染色質(zhì)可及性促進(jìn)BR誘導(dǎo)的生長(zhǎng)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄激活。
研究發(fā)現(xiàn)BR能夠在擬南芥全基因組水平重塑染色質(zhì)可及性，即增加BR誘導(dǎo)基因的染色質(zhì)可及性，同時(shí)降低BR抑制基因的染色質(zhì)可及性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)BZR1與BAS染色質(zhì)重塑復(fù)合體相互作用并且特異地招募BAS到BR激活基因上提高染色質(zhì)可及性進(jìn)而激活轉(zhuǎn)錄。相反，BAS的缺失并不會(huì)損壞BZR1降低染色質(zhì)可及性和抑制BR響應(yīng)基因表達(dá)的能力，表明BAS染色質(zhì)重塑復(fù)合體決定了BZR1的轉(zhuǎn)錄激活能力。最后，生理實(shí)驗(yàn)證明BZR1-BAS轉(zhuǎn)錄激活復(fù)合體介導(dǎo)的BR響應(yīng)基因的激活對(duì)于植物的暗形態(tài)建成和正常的生長(zhǎng)發(fā)育是不可或缺的。
圖1 BZR1招募BAS到BR激活基因上提高染色質(zhì)可及性進(jìn)而激活轉(zhuǎn)錄
綜上所述，該研究明確了BR信號(hào)通路轉(zhuǎn)錄激活活性的分子機(jī)制（圖1）。這種分子機(jī)制為BR信號(hào)如何促進(jìn)植物的多個(gè)生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程提供了長(zhǎng)期以來(lái)追尋的機(jī)制性解釋。同時(shí)，本研究促進(jìn)了我們對(duì)多細(xì)胞生物如何通過(guò)調(diào)節(jié)染色質(zhì)重塑因子來(lái)改變?nèi)秩旧|(zhì)可及性，進(jìn)而協(xié)調(diào)調(diào)控各種發(fā)育程序所需的轉(zhuǎn)錄狀態(tài)的認(rèn)識(shí)。
中山大學(xué)李陳龍教授和卡內(nèi)基科學(xué)研究所的王志勇教授為該論文的共同通訊作者，李陳龍課題組博士生朱濤為論文第一作者。廣州大學(xué)的黎家教授為本研究提供了bri1-701突變體材料，中山大學(xué)肖仕教授提供了原核表達(dá)載體。中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院為第一作者單位。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金，中國(guó)博士后科學(xué)基金，廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究聯(lián)合基金，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院基金以及中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)的資助。
論文鏈接：
https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807(24)00041-8
https://authors.elsevier.com/a/1iba65Sx5gxkQY
