Nature | 生長素響應的轉錄抑制調控網絡

2020-11-20 BioArt植物

撰文 | SHR

責編 | 奕梵


生長素是植物生長發育過程中的關鍵激素，其信號通路的轉錄調控依賴於ARF（AUXIN RESPONSE FACTOR）。擬南芥中共有23種ARF，其中ARF5、ARF6、ARF7、ARF8和ARF19屬於A型ARFs，這些保守的A型ARFs是生長素響應基因的轉錄激活因子，因而在植物的生長素信號調控中發揮關鍵作用【1，2】。此外，A型ARFs具有組織特異性表達模式，這可能是導致多樣化生長素響應的關鍵【3】，但是目前尚不清楚A型ARFs表達的調控機制。


2020年11月19日，法國裡昂大學（Université de Lyon）Teva Vernoux課題組和英國諾丁漢大學（University of Nottingham）Anthony Bishopp課題組合作在Nature在線發表了題為A network of transcriptional repressors modulates auxin responses的研究論文，鑑定了A型ARFs基因的轉錄調節因子並揭示了生長素響應的轉錄抑制調控機制。



該研究通過對A型ARF基因的染色質修飾和開放性分析發現，所有A型ARF基因座上均幾乎不存在H3K27me3，而存在H3K4me3，並且這些基因座大多具有可及性調控區域。這種染色質構型使A型ARF基因座在不同組織和發育階段可以被主動轉錄。


Tissue-specific expression patterns and chromatin landscape of Arabidopsis class A ARF loci


該研究進一步開展了酵母單雜交實驗以鑑定A型ARFs基因的轉錄調控因子，結果發現了42個之前未報導過的轉錄調節因子。對候選基因的調控網絡分析表明，單個A型ARFs基因座可能受特定子集的轉錄調節因子調控。有趣的是，瞬時轉化和表達分析表明，這些轉錄因子大多數情況下抑制編碼A型ARFs的基因的轉錄。該研究還通過A型ARFs調控因子的突變驗證了這些調節因子的抑制作用及其組織特異性調控模式。此外，A型ARFs調控網絡的單一基因突變會顯著影響生長素依賴性的植物發育響應，進一步證明了該調控網絡各個節點的功能重要性。


Class A ARF transcription is regulated by repressors


綜上所述，該研究表明開放染色質構型使A型ARF表達水平受到轉錄抑制因子網絡的調控，從而調節植物發育過程中的生長素輸出。該研究結果加深了我們對生長素信號傳遞網絡的理解。


參考文獻

【1】Tiwari, S. B., Hagen, G. & Guilfoyle, T . The roles of auxin response factor domains in auxin-responsive transcription. Plant Cell 15, 533–543 (2003).

【2】Finet, C., Berne-Dedieu, A., Scutt, C. P . & Marlétaz, F. Evolution of the ARF gene family in land plants: old domains, new tricks. Mol. Biol. Evol. 30, 45–56 (2013).

【3】Vernoux, T . et al. The auxin signalling network translates dynamic input into robust patterning at the shoot apex. Mol. Syst. Biol. 7, 508 (2011).


原文連結：

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2940-2

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