中科院和廈門大學揭示植物基因內異染色質組分調控基因表達新機制

在對染色質結構的探索中，研究人員發現定位于轉錄起始區域的異染色質組分往往起轉錄沉默的功能，但對富集于基因內含子區或基因體區的異染色質的功能還知之甚少。在之前對模式植物擬南芥的遺傳篩選中，段成國與朱健康課題組發現了一類蛋白復合體ASI1-AIPP1-EDM2（AAE復合體），結合特定基因的內含子異染色質區域并參與mRNA可選擇性多聚腺苷酸化（APA）過程；然而，該復合體如何在基因組水平發揮功能仍不得而知。

中科院上海植物逆境中心（中科院分子植物科學卓越創新中心）段成國、朱健康課題組以及廈門大學李慶順課題組研究人員首先通過染色質免疫共沉淀聯合高通量測序技術（ChIP-Seq），獲得了ASI1蛋白與EDM2蛋白在全基因組上的分布情況。分析結果表明，除了已報道的內含子異染色區域靶點，ASI1與EDM2共同靶向基因-轉座子相互重疊的區域，且結合區域中心富含有DNA甲基化與組蛋白H3九號位二甲基化（H3K9me2）等典型的異染色質修飾，而結合區域兩側富含H3K4me3與H3K36me3等常染色質標記。通過Poly（A）Tag測序技術（PATSeq），發現AAE復合體廣泛調控靶位點mRNA的APA過程，且這種調控受到異染色質修飾H3K9me2沉積水平的影響。在喪失異染色質的表觀突變體中，AAE不再結合靶點并丟失調控mRNA加工的能力。進一步研究發現，AAE復合體除了調控APA過程外，還參與了多種轉錄和轉錄后調節途徑。在部分基因-轉座子重合位點，AAE影響了mRNA的剪切過程。此外，AAE復合體介導了轉座子靶點的表觀沉默。總之，該研究拓展了AAE復合體在基因組水平上的功能，加深了對異染色質成分在轉錄與轉錄后調控過程中功能的理解。

相關研究成果于1月15日在線發表于《Journal of Integrative Plant Biology》上。