來魯華課題組發(fā)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控相分離新機制
近日，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院/定量生物學(xué)中心/北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心來魯華教授課題組與北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心瞿禮嘉教授課題組、北京大學(xué)定量生物學(xué)中心/北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心齊志研究員課題組合作，揭示了轉(zhuǎn)錄抑制子與DNA形成液液相分離的新機制。作為遺傳信息的載體，DNA在細胞中被緊密組裝在不同的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域中，而如何調(diào)控這些染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域的組裝，從而控制基因的轉(zhuǎn)錄仍然是未解之謎。生物大分子的相分離現(xiàn)象是指蛋白質(zhì)及核酸等分子通過多價相互作用在細胞中形成無膜包裹的細胞器，在大分子結(jié)構(gòu)組裝、功能調(diào)控和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮著重要的作用。該研究工作發(fā)現(xiàn)擬南芥轉(zhuǎn)錄抑制子VRN1與DNA形成液液相分離，揭示了相變的分子機制，為理解轉(zhuǎn)錄抑制子調(diào)控染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化和基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控提供了全新的視角。相關(guān)工作近期發(fā)表在德國應(yīng)用化學(xué)雜志上（ Zhou HB, Song ZH, Zhong S, Zuo LY, Qi Z*, Qu, L-J*, Lai LH*, Mechanism of DNA-induced phase separation for transcriptional repressor VRN1, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 4858-4862 ）
VRN1是植物響應(yīng)春化過程的重要蛋白, 通過抑制開花抑制基因FLC的轉(zhuǎn)錄從而促進植物的開花過程。春化現(xiàn)象是指植物需要經(jīng)過一段時間的持續(xù)低溫才能開花，實現(xiàn)從營養(yǎng)生長階段向生殖生長階段的轉(zhuǎn)變，是植物生長繁育的重要過程。VRN1蛋白包含兩個DNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域，中間由長無序鏈連接。他們的研究表明VRN1的兩個DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域和無序連接鏈對于相分離都起到了重要作用，無序連接鏈上的電荷分布對于相分離起到了關(guān)鍵調(diào)控作用。無序鏈上只包含負電荷區(qū)時不能與DNA發(fā)生相分離，只包含正電荷區(qū)時與DNA形成無規(guī)聚集體，只有當(dāng)分離的正負電荷區(qū)都存在時才能形成液液相分離。他們還使用DNA Curtains技術(shù)對VRN1的相分離現(xiàn)象進行了單分子水平研究，并在植物細胞中觀測到了VRN1在細胞核中與DNA形成了相分離結(jié)構(gòu)，說明轉(zhuǎn)錄抑制子可能通過相分離的形式調(diào)控染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而抑制基因的轉(zhuǎn)錄。北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心博士生周華斌是本文的第一作者，北京大學(xué)生命科學(xué)院博士生宋子菡、鐘聲博士和生命科學(xué)聯(lián)合中心博士生左琳彧參與了這項研究。該研究得到了國家科技部、自然科學(xué)基金委員會和北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心的資助。
圖1. VRN1中間無序連接鏈上的電荷分布調(diào)控了VRN1與DNA形成的相分離
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201810373
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