董爱武课题组和甘建华课题组合作揭示DNA5mC和6mA修饰 调节转录因子对目的基因识别的分子基础
发布时间:2019-11-20  阅读次数:284

      2019年11月16日,我院遗传工程国家重点实验室董爱武课题组和甘建华课题组合作,在《核酸研究》(Nucleic Acids Research)杂志发表了题为“Structural insights into target DNA recognition by R2R3-MYB transcription factors”的研究论文,揭示了DNA 5mC和6mA修饰调节转录因子对目的基因识别的分子基础。

       MYB 家族是动、植物中保守存在的一类转录因子,成员众多,分为1R,R2R3,3R和4R四种类型。其中R2R3类型的MYB转录因子为植物所特有,在模式植物拟南芥中包含100多个成员,在初级代谢、次级代谢、细胞命运调控、生物与非生物胁迫以及生长发育等方面发挥重要作用。尽管在植物中对R2R3-MYB转录因子的功能进行了比较广泛的研究,其识别靶基因的分子基础仍所知甚少。

      董爱武课题组和甘建华课题组的合作研究解析了R2R3-MYB类型转录因子WEREWOLF (WER)与DNA复合物的晶体结构,突变及ITC实验表明R2R3-MYB转录因子特异识别的DNA顺式元件(cis-elemnet)为5’-AACNDN-3’(D: A/T/G)。通过结构分析和序列比对发现:植物与动物MYB 转录因子在R3结构域上拥有相同的DNA识别基序(motif),具有较高的保守性;但R2结构域的DNA识别基序则在进化过程中产生了差异。全基因组序列分析发现AACNDN顺式元件在拟南芥基因组中广泛存在,在33322个基因的启动子区域共包含1467251个AACNDN元件,其中111984个AACNDN元件中存在5mC或6mA甲基化修饰。体外ITC实验证实DNA5mC或6mA修饰均会显著抑制WER与DNA的结合。该研究报道了第一个R2R3-MYB类型转录因子的晶体结构,也是首次证实DNA 6mA修饰直接影响转录因子与DNA的结合。董爱武课题组的硕士生王百慧和博士生罗强为该论文的第一作者,董爱武教授和甘建华教授为通讯作者。

       董爱武课题组于2017年发表在《The Plant Cell》上的研究证明WER可以与组蛋白分子伴侣NRP1形成蛋白复合体,WER识别靶基因GL2,NRP1协助移除靶基因上的核小体,共同促进GL2的转录,调节植物根毛发育。

      上述两个工作表明多种表观遗传机制如染色质组装及DNA甲基化修饰,可以共同参与转录因子对靶基因的调控过程,进而动态调节植物的生长发育以及对外界环境的适应。

 

https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkz1081/5626523

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