董爱武、甘建华和黄建勋团队合作揭示植物不同MYB和bHLH转录因子选择伙伴形成复合物的分子机制

董爱武、甘建华和黄建勋团队合作揭示植物不同MYB和bHLH转录因子

选择伙伴形成复合物的分子机制

2022年8月22日，复旦大学生命科学学院董爱武、甘建华及黄建勋三个实验室合作，于 Nature Plants杂志在线发表了题为 “Structural insights into partner selection for MYB and bHLH transcription factor complexes” 的研究论文。

MYB和bHLH转录因子家族非常庞大，在模式植物拟南芥中存在300多个MYB家族转录因子和100多个bHLH家族转录因子。MYB和bHLH转录因子之间往往形成蛋白复合体发挥生理功能，不同的 MYB-bHLH复合物参与调节多种生理过程，包括器官发育、物质代谢以及生物和非生物胁迫响应等。拟南芥WEREWOLF (WER)为R2R3型MYB转录因子，可以与bHLH转录因子GL3/EGL3形成复合物，直接结合并激活GLABRA 2 (GL2)基因表达，GL2是决定表皮细胞命运的中心调节因子，其激活可促进非根毛细胞的产生。CAPRICE (CPC)是R3型MYB转录因子，CPC与WER竞争结合GL3/EGL3并抑制GL2表达，进而促进根毛细胞发育。拟南芥转录因子MYB29可以与bHLH转录因子MYC3形成复合体调节硫代葡萄糖苷的生物合成。

为了解析不同MYB-bHLH复合物相互作用和伴侣选择的分子机制，董爱武团队解析了三种MYB-bHLH复合物WER-EGL3、CPC-EGL3和MYB29-MYC3的晶体结构，揭示了两种MYB-bHLH相互作用模式。WER和CPC分别是R2R3型和R3型MYB转录因子，但都通过其N端 R3结构域以相同的方式与EGL3结合。CPC中的氨基酸Met49对其与WER竞争结合EGL3至关重要。MYB29是一种R2R3型 MYB转录因子，通过其C端MYC结合基序与MYC3相互作用。进化生物学分析显示WER-EGL3和MYB29-MYC3两种结合模式适用于多个拟南芥MYB-bHLH复合物。该研究揭示了不同MYB和bHLH转录因子选择伙伴形成复合物的分子基础，同时阐明两种类型的MYB-bHLH结合模式在植物中是独立进化的。

董爱武团队的硕士研究生王百慧以及博士研究生罗强和李颖平为论文的共同第一作者，董爱武教授、甘建华研究员和黄建勋副研究员为共同通讯作者，该研究工作由自然科学基金委和复旦大学遗传工程国家重点实验室资助。

MYB和bHLH转录因子的两种结合方式及独立进化