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揭示真核模式生物粗糙脉孢菌的转录调控新机制
日期:2020-12-01 作者:未知 来源:中国农业大学生物学院 点击:
 近日,中国农业大学生物学院何群教授课题组在 Nucleic Acids Research 2上发表了题为 “NC2 complex is a key factor for the activation of catala se-3 transcription by regulating H2A.Z deposition”的研究论文。该研究以 粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)过氧化氢酶基因 cat-3 为靶点,发现并解析 了类组蛋白转录因子NC2在转录起始过程中调控组蛋白变体H2A.Z组装的分子机 制。
    在真核生物中,转录前起始复合物(PIC)的组装作为转录起始的第一步,其精确调控对于真核生物基因的转录是至关重要的。通用转录因子 TFIID 的亚基 TBP(TATA-box binding protein)识别并结合基因启动子区域的 TATA-Box 序列, 或者 TFIID 的亚基 TAFs 识别并结合启动子区域的其它元件,是启动 PIC 顺序组 装的第一步,也是转录起始的关键步骤。因此,多数真核生物通过调节 TBP 的活 性来精确调控 PIC 的形成,进而调控基因的转录过程。早期在 HeLa 细胞中发现, 转录因子 NC2 复合体(包含 NC2α和 NC2β)能与 TBP 相互作用,阻止通用转录 因子 TFIIA 和 TFIIB 与 TBP 的结合,进而抑制 PIC 的组装,最终抑制 RNAPII 所 负责基因的转录。随后的研究发现,NC2 还能促进 PIC 的组装来激活 RNAPII 所 负责基因的转录。因此,目前的研究认为 NC2 参与 RNAPII 所负责基因的转录调 控都是通过调控 PIC 的组装来实现的。然而,在转录起始过程中,NC2 是否存在 新的功能尚不清楚。
    近日,中国农业大学生物学院何群教授课题组在 Nucleic Acids Research 上发表了题为“NC2 complex is a key factor for the activation of catal ase-3 transcription by regulating H2A.Z deposition”的研究论文。该研究 以粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)过氧化氢酶基因 cat-3 为靶点,发现并解 析了类组蛋白转录因子NC2在转录起始过程中调控组蛋白变体H2A.Z组装的分子 机制。
    该课题组研究发现,转录因子 NC2 复合体的完整性对于 cat-3 基因的转录激 活是至关重要的。首先,IP 和 ChIP 实验结果显示 NC2α和 NC2β只有通过各自 的组蛋白折叠结构域(HF)形成异源二聚体才能结合在 cat-3 基因启动子区域。 随后,完整的 NC2 复合体通过与染色质重塑复合体 INO80 相互作用,并招募 INO 80 复合体结合在 cat-3 基因启动子区域。最后,INO80 复合体移除该区域的组蛋 白变体 H2A.Z,解除 H2A.Z 对 cat-3 基因的转录抑制。此外,NC2 也能促进 PIC 3的组装来激活 cat-3 基因的表达,以维持机体内活性氧(ROS)的稳态平衡。该研究成果不仅解析了转录因子 NC2 在维持机体内活性氧(ROS)稳态平衡中的关 键作用,而且还发现了 NC2 在调控真核生物基因转录起始过程中的新机制。由于 NC2、INO80 和 H2A.Z 在真核生物中非常保守,该机制将为 NC2 调控类似 cat-3 的基因表达及深入解析 H2A.Z 在影响染色质状态中的作用提供重要的理论基础。
    中国农业大学生物学院博士毕业生崔国飞为该论文的第一作者;中国农业大 学生物学院何群教授和中国科学院微生物研究所的刘晓研究员为该论文的共同 通讯作者。
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