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生長素響應(yīng)的轉(zhuǎn)錄抑制調(diào)控網(wǎng)絡(luò)
生長素是植物生長發(fā)育過程中的關(guān)鍵激素，其信號(hào)通路的轉(zhuǎn)錄調(diào)控依賴于ARF（AUXIN RESPONSE FACTOR）。擬南芥中共有23種ARF，其中ARF5、ARF6、ARF7、ARF8和ARF19屬于A型ARFs，這些保守的A型ARFs是生長素響應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄激活因子，因而在植物的生長素信號(hào)調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用【1，2】。此外，A型ARFs具有組織特異性表達(dá)模式，這可能是導(dǎo)致多樣化生長素響應(yīng)的關(guān)鍵【3】，但是目前尚不清楚A型ARFs表達(dá)的調(diào)控機(jī)制。
2020年11月19日，法國里昂大學(xué)（Université de Lyon）Teva Vernoux課題組和英國諾丁漢大學(xué)（University of Nottingham）Anthony Bishopp課題組合作在Nature在線發(fā)表了題為A network of transcriptional repressors modulates auxin responses的研究論文，鑒定了A型ARFs基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子并揭示了生長素響應(yīng)的轉(zhuǎn)錄抑制調(diào)控機(jī)制。
該研究通過對(duì)A型ARF基因的染色質(zhì)修飾和開放性分析發(fā)現(xiàn)，所有A型ARF基因座上均幾乎不存在H3K27me3，而存在H3K4me3，并且這些基因座大多具有可及性調(diào)控區(qū)域。這種染色質(zhì)構(gòu)型使A型ARF基因座在不同組織和發(fā)育階段可以被主動(dòng)轉(zhuǎn)錄。
該研究進(jìn)一步開展了酵母單雜交實(shí)驗(yàn)以鑒定A型ARFs基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了42個(gè)之前未報(bào)道過的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子。對(duì)候選基因的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分析表明，單個(gè)A型ARFs基因座可能受特定子集的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子調(diào)控。有趣的是，瞬時(shí)轉(zhuǎn)化和表達(dá)分析表明，這些轉(zhuǎn)錄因子大多數(shù)情況下抑制編碼A型ARFs的基因的轉(zhuǎn)錄。該研究還通過A型ARFs調(diào)控因子的突變驗(yàn)證了這些調(diào)節(jié)因子的抑制作用及其組織特異性調(diào)控模式。此外，A型ARFs調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的單一基因突變會(huì)顯著影響生長素依賴性的植物發(fā)育響應(yīng)，進(jìn)一步證明了該調(diào)控網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的功能重要性。
綜上所述，該研究表明開放染色質(zhì)構(gòu)型使A型ARF表達(dá)水平受到轉(zhuǎn)錄抑制因子網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控，從而調(diào)節(jié)植物發(fā)育過程中的生長素輸出。該研究結(jié)果加深了我們對(duì)生長素信號(hào)傳遞網(wǎng)絡(luò)的理解。