深圳大学特聘教授陈雪梅院士PNAS发表植物表观遗传学成果

　　

生物通报道：在植物中，组蛋白去乙酰化酶（HDACs）属于一个大的蛋白质家族，但是很少有人知道每个HDAC的靶标特异性是如何实现的。12月5日在《PNAS》发表的一项研究中，来自深圳大学、加州大学河滨分校、韩国基础科学研究院和湖南农业大学等处的研究人员指出，一对含有SANT (SWI3/DAD2/N-CoR/TFIII-B)结构域的蛋白质，POWERDRESS，可特异性地与HDA9合作，使得一组基因组靶标上的组蛋白H3赖氨酸残基发生脱乙酰化作用，以调节各种各样的生物学过程。这项研究阐明了植物中含有SANT结构域的蛋白质和HDACs之间的功能相关性。

深圳大学生命与海洋科学学院特聘教授陈雪梅和韩国基础科学研究所的Yun Ju Kim，是本文共同通讯作者。陈雪梅教授早年毕业于北京大学生物系，1995年在美国康奈尔大学获博士学位，历任美国罗杰斯大学（Rutgers University）助理教授、美国加利福尼亚大学河滨分校（UC Riverside）教授，2013年当选美国国家科学院（NAS）院士。陈雪梅长期从事microRNA和花器官发育研究，是最先从植物体中分离出microRNAs的研究团队之一。在利用microRNA分析植物发育机制方面的研究成果主要有：2005年首次发现植物microRNAs在3’末端核糖基上带有2’-O-甲基化修饰，为植物发育生物学领域的重要发现之一；目前在Cell、Nature、Science、Genes & Dev、Dev Cell、Plant Cell、PNAS、Development 、Current Biology等刊物发表论文80余篇。

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组蛋白乙酰化是一个重要的表观遗传调控机制，与基因表达的促进具有紧密的联系。组蛋白乙酰化水平是通过组蛋白乙酰转移酶（HATs）和组蛋白去乙酰化酶（HDAC）的对抗活性而得以平衡的。拟南芥HDAC基因（AtHDACs）组成了一个大的基因家族，并且AtHDACs突变体之间的不同表型反映了个体AtHDACs的功能特异性。然而，这种功能性多样性背后的机制在很大程度上是未知的。

在这项研究中，作者发现，POWERDRESS（PWR）——一个SANT（SWI3 / DAD2 / N-CoR / tfiii-b）结构域蛋白，可能通过促进靶区域上的HDA9功能，与HDA9相互作用并促进组蛋白H3的去乙酰化。Pwr和hda9突变体的发育表型是高度相似的。在pwr和hda9突变体中，H3的三个赖氨酸残基（K9、K14、和K27）仍然保留在乙酰化状态。在两个突变体中的全基因组H3K9和H3K14乙酰化分析，显示出高度重叠的靶基因的乙酰化作用增加。在两个突变体中高度相似的基因表达谱，与pwr和hda9突变体中的组蛋白H3乙酰化状态有关。

此外，PWR和HDA9可通过相同遗传路径中的组蛋白H3去乙酰化，抑制AGAMOUS-LIKE 19表达，从而调节开花时间。最后，他们发现，PWR与HDA9相互作用，其SANT2域对乙酰化的组蛋白H3表现出特定的亲和力。因此研究人员提出，PWR作为与HDA9复合物的一个亚基，导致特定基因组靶标上的组蛋白H3的脱乙酰化。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
POWERDRESS and HDA9 interact and promote histone H3 deacetylation at specific genomic sites in Arabidopsis
Abstract：Histone acetylation is a major epigenetic control mechanism that is tightly linked to the promotion of gene expression. Histone acetylation levels are balanced through the opposing activities of histone acetyltransferases (HATs) and histone deacetylases (HDACs). Arabidopsis HDAC genes (AtHDACs) compose a large gene family, and distinct phenotypes among AtHDAC mutants reflect the functional specificity of individual AtHDACs. However, the mechanisms underlying this functional diversity are largely unknown. Here, we show that POWERDRESS (PWR), a SANT (SWI3/DAD2/N-CoR/TFIII-B) domain protein, interacts with HDA9 and promotes histone H3 deacetylation, possibly by facilitating HDA9 function at target regions. The developmental phenotypes of pwr and hda9 mutants were highly similar. Three lysine residues (K9, K14, and K27) of H3 retained hyperacetylation status in both pwr and hda9 mutants. Genome-wide H3K9 and H3K14 acetylation profiling revealed elevated acetylation at largely overlapping sets of target genes in the two mutants. Highly similar gene-expression profiles in the two mutants correlated with the histone H3 acetylation status in the pwr and hda9 mutants. In addition, PWR and HDA9 modulated flowering time by repressing AGAMOUS-LIKE 19 expression through histone H3 deacetylation in the same genetic pathway. Finally, PWR was shown to physically interact with HDA9, and its SANT2 domain, which is homologous to that of subunits in animal HDAC complexes, showed specific binding affinity to acetylated histone H3. We therefore propose that PWR acts as a subunit in a complex with HDA9 to result in lysine deacetylation of histone H3 at specific genomic targets.