遗传发育所在染色质高级结构调控花分生组织活性的分子机制解析中获进展

高等植物的所有组织和器官均来源于分生组织,WUCHEL 基因是植物分生组织的维持和终止的关键基因。WUS 的表达调控是一个复杂的网络,但对其具体的调控机制还很不清楚。越来越多的研究表明,染色质的高级结构对调控基因的表达具有重要作用。

中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心刘西岗研究组以拟南芥花分生组织为研究材料,利用分子生物学、分子遗传学、生物化学及细胞生物学,系统研究了染色质的高级结构通过影响 WUS 基因的表达,调控花分生组织的维持及分化的分子机制。

研究表明,通过染色质捕获技术(3C),并结合染色质免疫共沉淀(ChIP-3C)发现由 AG 和 TFL2 共同结合的 WUS 基因的两个旁侧区域在空间上可以形成染色质环。AG 在花发育的过程中促进此染色质环的形成,且 WUS 染色质环的形成不受这两个区域之间的距离和序列的影响。进一步研究表明,AG 和 TFL2 在植物体内相互作用,TFL2 在染色质环上的结合依赖 AG。以利用 CRISPR/Cas9 将 WUS CArG box 区域敲除的转基因植株为材料进行研究发现,染色质环可以通过阻挡 RNA 聚合酶 II 在 WUS 上的招募进而抑制 WUS 的表达。此研究发现了对 WUS 表达调控的新机制,并为后续研究促进染色质空间结构形成与变化的因子提供了新线索。

研究结果于 4 月 16 日在线发表于 the Plant Journal。标题为 A Chromatin Loop Represses WUSCHEL Expression in Arabidopsis。刘西岗研究组的副研究员郭琳、硕士研究生曹秀卫和上海复旦大学的博士生刘雨豪为论文的共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金委、国家重点基础研究发展计划(“973”计划)和中科院“百人计划”及植物细胞及染色体工程重点实验室的资助。

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