4月1日，我校生命科學(xué)學(xué)院黃繼榮團(tuán)隊(duì)在NewPhytologist發(fā)表了題為“Interaction of ubiquitin-like protein SDE2 with LIKE HETEROCHROMATIN PROTEIN 1 (LHP1) is required for regulation of anthocyanin biosynthesis in Arabidopsis thaliana in response to sucrose”的研究論文，揭示了植物花青素合成的表觀(guān)遺傳調(diào)控新機(jī)制。

植物作為固著生長(zhǎng)的自養(yǎng)生物，次生代謝產(chǎn)物包括苯丙烷類(lèi)、萜類(lèi)和生物堿類(lèi)在植物生長(zhǎng)發(fā)育以及適應(yīng)環(huán)境變化等方面起著重要作用。花青素屬于苯丙烷類(lèi)化合物，賦予植物萬(wàn)紫千紅，不但好看、令人愉悅，而且還能保護(hù)植物免受紫外線(xiàn)的輻照、抵抗逆境脅迫以及介導(dǎo)植物與昆蟲(chóng)、微生物的相互作用。在前期研究中，課題組通過(guò)篩選花青素過(guò)量積累的突變體，首次發(fā)現(xiàn)真核生物中高度保守的蛋白質(zhì)SDE2是植物花青素合成的負(fù)調(diào)控因子，其功能缺失突變體sde2還呈現(xiàn)多種生長(zhǎng)發(fā)育的缺陷表型，相關(guān)結(jié)果于2017年發(fā)表在Science Bulletin(An ubiquitin-like protein SDE2 negatively affects sucrose-induced anthocyanin biosynthesis in Arabidopsis)，但其作用機(jī)制不清楚。

該論文借助遺傳學(xué)和分子生物學(xué)等手段發(fā)現(xiàn)SDE2在體內(nèi)被未知因子切割產(chǎn)生兩部分，N-端的SDE2-UBL和C-端的SDE2-C。熒光融合蛋白結(jié)果表明SDE2-UBL定位于細(xì)胞質(zhì)，而SDE2-C與全長(zhǎng)SDE2定位于細(xì)胞核。過(guò)表達(dá)SDE2-C能完全互補(bǔ)sde2突變體的表型，說(shuō)明SDE2依賴(lài)于SDE2-C在核內(nèi)發(fā)揮功能。

SDE2在體內(nèi)被切割成兩部分且過(guò)表達(dá)SDE2-C可以恢復(fù)sde2表型

進(jìn)一步研究表明SDE2-C在體內(nèi)外均與多梳蛋白抑制復(fù)合體PRC1 (Polycomb Repressive Complex1) 的組分LHP1互作，并在遺傳上驗(yàn)證了SDE2和LHP1在同一通路上負(fù)調(diào)控花青素的生物合成。

SDE2和LHP1在同一通路上負(fù)調(diào)控花青素的生物合成

染色質(zhì)免疫共沉淀結(jié)合定量PCR分析發(fā)現(xiàn)：與野生型相比，sde2和lhp1突變體中與LHP1結(jié)合的組蛋白H3第27位賴(lài)氨酸三甲基化 (H3K27me3) 水平顯著降低。此外，糖誘導(dǎo)SDE2和LHP1的表達(dá)，并提高位于細(xì)胞核內(nèi)的SDE2-C水平。這些結(jié)果說(shuō)明SDE2和LHP1能有效避免植物合成過(guò)量的花青素，平衡植物生長(zhǎng)與抗逆之間的關(guān)系。

SDE2通過(guò)染色質(zhì)沉默抑制基因表達(dá)且SDE2和LHP1受糖誘導(dǎo)表達(dá)

綜上所述，在糖誘導(dǎo)的花青素生物合成過(guò)程中，SDE2被未知的因子活化，其C端與LHP1形成SDE2-C-LHP1分子模塊，通過(guò)提高H3K27me3水平來(lái)抑制花青素合成途徑上的相關(guān)基因表達(dá)。鑒于SDE2在真核生物中高度保守，本研究揭示的作用機(jī)制對(duì)闡明SDE2調(diào)控其他生物學(xué)過(guò)程也具有重要的參考價(jià)值。在裂殖酵母中，SDE2是維持DNA穩(wěn)定的端粒調(diào)節(jié)因子，其突變導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄沉默、端粒H3K14的乙?；皆黾樱约敖M蛋白去乙?；瘡?fù)合物SHREC在端粒上積累減少。在人源細(xì)胞中，SDE2通過(guò)招募保護(hù)DNA復(fù)制叉的復(fù)合體組分Timeless (TIM) 穩(wěn)定DNA復(fù)制，也作為RNA剪接體的組分與Cactin互作參與前體mRNA的剪接。

上海師范大學(xué)博士研究生張智怡為論文第一作者，黃繼榮教授為論文通訊作者。該研究得到了上海市教委創(chuàng)新計(jì)劃、上海市植物種質(zhì)資源工程技術(shù)研究中心和國(guó)家基礎(chǔ)研究計(jì)劃的資助。

原文鏈接地址：http://doi.org/10.1111/nph.19725

（供稿、圖片：生命科學(xué)學(xué)院）