The Plant Cell刊发并评论马红教授团队在花药发育调控方面的重要进展
发布时间:2016-04-27  阅读次数:1958

        2016年4月26日,植物学顶级期刊《The Plant Cell》在线刊登了马红教授团队最新研究成果:Feedback Regulation of DYT1 by Interactions with Downstream bHLH Factors Promotes DYT1 Nuclear Localization and Anther Development (doi: 10. 1105/ tpc. 15. 00986)。该研究揭示了basic helix-loop-helix (bHLH)家族转录因子通过彼此间的反馈调节而在花药发育过程中发挥重要作用的分子机制,同时首次阐明了一个全新而保守的BIF结构域在bHLH家族转录因子相互作用、以及转录激活活性中的重要作用。该文章被《The Plant Cell》选为当期重点推荐文章,编辑专门撰In Brief article强调(doi:10.1105/tpc.16.00331)。

        花药是植物产生雄性小孢子的器官,在植物有性生殖过程中发挥重要功能。研究花药的发育过程对植物有性生殖、作物产量意义重大。bHLH家族转录因子DYT1是花药发育特别是花药绒毡层发育的门控转录因子,其通过调控1000多个基因的正常表达而在雄性生殖发育过程中发挥重要作用。但之前对其发挥作用的分子基础研究不够。

     

       马红团队通过酵母双杂交系统筛选到143个DYT1相互作用的蛋白,并发现其中三个bHLH转录因子为DYT1的下游基因,其表达受DYT1调控。这三个转录因子不仅与DYT1相互作用、共同调节下游特异基因的表达,并且与DYT1在细胞核内的特异性分布关系密切。进一步研究揭示了bHLH010/089/091分别可以通过一个全新而保守的BIF结构域(ββαββα)与DYT1形成异源二聚体,一方面协助入核能力差的DYT1特异的分布到细胞核内,另一方面不同的bHLH-DYT1异源二聚体又分别激活各自特异的下游基因,从而精确调节花药发育的转录网络,进而调节花药正常发育过程。研究团队构建了缺失BIF结构域以及对BIF结构域关键位点进行定点突变的DYT1突变体,发现BIF结构域的缺失或定点突变破坏了DYT1和bHLH010/089/091的相互作用,并影响了DYT1在花药绒毡层细胞的核定位,从而进一步影响了DYT1对下游基因的激活以及DYT1在花药发育过程中的功能。从而揭示了转录因子DYT1和bHLH010/089/091之间复杂的前反馈和正反馈调节机制,并阐明了一个新的结构域BIF结构域及其在花药转录调控中的作用。

 

        该文章的第一作者是复旦大学生科院的崔洁博士(目前在深圳大学陈雪梅院士课题组从事博士后研究),通讯作者是常芳副教授和马红教授。本课题研究得到了科技部、自然科学基金委、遗传工程国家重点实验室及遗传与发育协同创新中心的共同资助。

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