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研究阐明了植物中的核激素受体功能

植物使其生长和发育适应不断变化的环境的惊人能力是由多种植物激素调节的,这些激素几乎调节植物生命的各个方面。在过去的10到15年中,在阐明植物激素受体的性质方面取得了巨大进步。

研究阐明了植物中的核激素受体功能

激素生物学的一个重要概念进展是发现除了常规的膜结合激素受体外,几种植物激素的主要受体位于细胞核中并与激素调节的基因转录直接相关。尽管取得了这些进展,植物界的核激素受体(NRs)的生理意义和作用机制仍然是神秘的。

茉莉酸是一种脂质衍生的植物激素,可调节广泛的植物免疫力和适应性生长功能。通过核定位的F-box蛋白CORONATINE INSENSITIVE 1(COI1)感知茉莉酮酸酯触发全基因组转录变化,其主要受主转录因子MYC2调节。然而,目前尚不清楚COI1如何将激素特异性调节信号传递给RNA聚合酶II(Pol II)一般转录机制和染色质。

由中国科学院遗传与发育生物学研究所李川友领导的一项新研究表明,Mediator是一种进化上保守的多亚基共激活因子复合物,其活性对Pol II依赖性基因转录至关重要,它直接将COI1与COI1连接起来。茉莉酸酯信号传导中的Pol II和染色质。

他们发现,在静止阶段,Mediator亚基MED25通过物理相互作用将COI1带入MYC2靶启动子;在激素诱导后,MED25促进JAZ转录抑制因子的COI1依赖性降解,这有利于MYC2指导的茉莉酸酯响应基因的转录。

此外,他们发现MED25在物理上和功能上也与HISTONE ACETYLTRANSFERASE1(HAC1)相互作用,HAC1是一种进化上保守的组蛋白修饰酶,在茉莉酮酸信号传导过程中选择性调节MYC2靶启动子的组蛋白(H)3赖氨酸(K)9乙酰化(H3K9ac)。此外,MED25与MYC2靶启动子上的COI1和HAC1协同作用。

这些新的观察结果,以及他们之前发现的MED25桥接主要转录因子MYC2和Pol II在茉莉酮酸调节的基因转录过程中的预启动复合物(PIC)组装(Chen等,2012,The Plant Cell),揭示了MED25作为主协调员,将遗传和表观遗传调节因子的作用整合到一个协调的转录程序中。

由Mediator将激素受体与转录活性染色质连接起来的信号传导范例可能在其受体位于细胞核中的其他植物激素中起作用。

此外,研究人员表明植物MED25的整体蛋白质结构域组成与其动物对应物大致相似,后者与视黄酸受体(RAR)和其他几种NRs发生配体依赖性相互作用。

在动物介体首次被生物化学分离为甲状腺激素受体相关蛋白(TRAP)复合物的背景下,并且已被证明是一种不可缺少的NR相互作用辅激活因子,本研究揭示了植物和动物进化不同的情景,但是在转录调节水平上NR激活的机制大致相似。

因此,该研究不仅为调查介体在其他植物激素中的作用奠定了重要基础,而且为研究植物和动物NR系统之间的相似性和差异奠定了重要基础。

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