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揭示擬南芥中介因子MED16 和 MED25競爭調(diào)節(jié)ABA應答的機制
中介因子是真核生物轉(zhuǎn)錄復合體的重要組分，在轉(zhuǎn)錄過程中起著連接轉(zhuǎn)錄因子（TFs）和RNA聚合酶 Ⅱ（RNA Polymerase II）的橋梁作用。植物體內(nèi)含有超過20多個中介因子成員，按照空間結構可以分為頭部、中部、尾部和CDK8激酶亞基。其中MED25是早被報道參與ABA響應的中介因子成員，它與轉(zhuǎn)錄因子ABI5互作，抑制ABA下游基因的表達，因此在ABA應答中起著負調(diào)節(jié)作用。然而MED25是否與其他中介因子成員共同參與ABA的應答過程仍不清楚。
JIPB近日在線發(fā)表了河南大學作物逆境適應與改良國家重點實驗室祝英方課題組題為“Mediator tail module subunits MED16 and MED25 differentially regulate abscisic acid signaling in Arabidopsis”的研究論文。該論文發(fā)現(xiàn)擬南芥的中介因子尾部亞基成員MED16和MED25直接結合參與ABA應答，它們競爭性地與轉(zhuǎn)錄因子ABI5互作，差異調(diào)節(jié)ABA下游的基因表達，揭示中介因子復合體內(nèi)部可能存在一種競爭機制來持體內(nèi)ABA響應基因的表達平衡。
MED16正向調(diào)節(jié)ABA響應，并且和MED25競爭性地與轉(zhuǎn)錄因子ABI5互作，差異調(diào)節(jié)ABI5介導的下游基因表達。
祝英方課題組利用AP-MS研究了在正常和ABA處理條件下的中介因子復合體組分變化，發(fā)現(xiàn)尾部亞基成員MED16和MED25在正常和ABA條件下都和MED25結合。蛋白互作實驗證實MED16和MED25直接互作，和之前的報道吻合。表型分析發(fā)現(xiàn)，med16突變體在種子萌發(fā)和幼苗生長階段都對ABA不敏感，然而MED16的過表達材料對ABA更加敏感；轉(zhuǎn)錄組和基因表達分析表明許多ABA下游響應基因在med16突變體中表達收到明顯的抑制，表明MED16對ABA響應起著正向的調(diào)節(jié)作用，和MED25的作用相反。進一步實驗闡明MED16和MED25都與轉(zhuǎn)錄因子ABI5直接互作，競爭性地調(diào)節(jié)ABI5和其下游靶基因EM1和EM6的表達。因此該研究揭示了中介因子不同成員之間可能存在一種競爭機制來實現(xiàn)ABA下游響應基因的轉(zhuǎn)錄平衡。
祝英方課題組近年來在擬南芥中介因子的研究中取得了一系列進展，揭示了中介因子激酶CDK8在植物免疫和蠟質(zhì)合成中的調(diào)節(jié)作用（Zhu et al., Plant Cell, 2014），以及CDK8正向調(diào)節(jié)ABA和干旱應答的機制等（Zhu et al., New Phytologist, 2020）。博士生郭鵬程和Leelyn Chong博士為該論文的共同作者，祝英方教授為通訊作者。中科院遺傳與發(fā)育生物學研究所的吳芳明副研究員和李傳友研究員、中研院許全智博士、中國科學院上海植物逆境生物學研究中心的朱健康院士也參與了該項研究工作。該研究得到了國家自然科學基金和河南大學雙yl建設經(jīng)費的資助。