Cell:組蛋白H2A.Z可根據溫度調控植物生長

2021-01-11 生物谷

專題:Cell專題

植物會因為四季或晝夜的溫度變化而調整生長狀態,那麼它們靠什麼來感知外界溫度變化呢?英國研究人員說,植物在基因層面有一個特殊的「溫度計」。這一發現將有助於研究人員培育出更能適應當前氣候變化的植物新品種。

英國約翰·英尼斯中心的研究人員在最新一期《細胞》雜誌上報告說,他們利用擬南芥這種植物進行了實驗。研究人員使用可以導致這種植物發光的基因手段,使其在溫度越高的環境下能發出越多的光。

研究人員發現,一種名為H2A.Z的組蛋白是植物的「溫度計」。當植物生長的環境溫度較低時,這種組蛋白會綁在DNA(脫氧核糖核酸)上,使得一些基因無法發揮作用,從而抑制植物生長;而當溫度升高時,它就會鬆開DNA,相關基因就可以發揮作用,指導植物生長。研究人員認為,一些植物隨著天氣冷暖而延後或提前開花,都是受這套系統控制。

但如果這種組蛋白因變異而出現問題時,植物就可能無法感知到外界溫度變化。研究人員說,因為植物無法移動,如果它不能迅速適應某個地方的氣溫變化,就有在當地滅絕的危險。研究人員希望在了解植物溫控系統的特點後,能培育出更能適應氣候變化的植物新品種。(生物谷Bioon.com)

生物谷推薦原始出處:

Cell, Volume 140, Issue 1, 136-147, 8 January 2010 DOI:10.1016/j.cell.2009.11.006

H2A.Z-Containing Nucleosomes Mediate the Thermosensory Response in Arabidopsis

S. Vinod Kumar, Philip A. Wigge

Plants are highly sensitive to temperature and can perceive a difference of as little as 1°C. How temperature is sensed and integrated in development is unknown. In a forward genetic screen in Arabidopsis, we have found that nucleosomes containing the alternative histone H2A.Z are essential to perceiving ambient temperature correctly. Genotypes deficient in incorporating H2A.Z into nucleosomes phenocopy warm grown plants, and show a striking constitutive warm temperature transcriptome. We show that nucleosomes containing H2A.Z display distinct responses to temperature in vivo, independently of transcription. Using purified nucleosomes, we are able to show that H2A.Z confers distinct DNA-unwrapping properties on nucleosomes, indicating a direct mechanism for the perception of temperature through DNA-nucleosome fluctuations. Our results show that H2A.Z-containing nucleosomes provide thermosensory information that is used to coordinate the ambient temperature transcriptome. We observe the same effect in budding yeast, indicating that this is an evolutionarily conserved mechanism.

相關焦點

  • 研究發現組蛋白變體H2A.z調控大腦發育的機制
    由多樣的神經元以及神經膠質細胞等構成複雜的神經元網絡,調控著語音、情緒、學習、記憶和思維活動等功能。胚胎大腦是研究腦發育機理以及探究某些神經發育疾病的重要模式系統。組蛋白變異體參與染色體組裝和調控。與常規組蛋白形成的染色質結構相比,組蛋白變異體可以形成一些獨特的染色質結構,進而在基因表達和細胞命運決定等過程中發揮著重要作用。組蛋白變體H2A.z是常規組蛋白H2A的重要變體之一。近年來的研究發現,H2A.z廣泛參與轉錄調節、基因組穩定性,並且在細胞增殖、分化等過程中發揮至關重要的作用。
  • Cell:組蛋白變體H2A.Z的相關作用機制解析
    來自美國國立衛生院癌症研究所(NCI)的研究人員解析了一種重要的組蛋白變體:H2A.Z的相關作用機制,從而為進一步解析基因表達啟動子調控提供了新的依據。領導這一研究的是美國國家科學院院士,華人科學家吳以仲。
  • 組蛋白H2A的單泛素化調控轉錄熱點染色質開關的分子機制
    PcG蛋白通過負向修飾染色質抑制基因表達,主要的作用分為三種:單泛素化修飾組蛋白H2A(H2AK121ub)、三甲基化修飾組蛋白H3(H3K27me3)、壓縮染色質。相比較PcG介導的兩種組蛋白修飾,PcG蛋白如何調控染色質結構仍不清楚。
  • 中國科學家揭示組蛋白變體H2A.Z對DNA複製起始位點的調控
    中國科學家揭示組蛋白變體H2A.Z對DNA複製起始位點的調控 作者:小柯機器人 發布時間:2019/12/26 14:42:01 近日,中國科學院生物物理研究所的李國紅課題組與朱明昭課題組合作揭示組蛋白變體H2A.Z對DNA複製起始位點的調控
  • 組蛋白分子伴侶OsChz1調控染色質結構的分子機制
    真核生物DNA複製、轉錄與修復一直伴隨著核小體的組裝/去組裝過程,該過程需要依賴組蛋白分子伴侶的幫助。已有的研究發現,酵母Chz1是組蛋白變體 H2A.Z特異的組蛋白分子伴侶,系統進化樹分析顯示在酵母、真菌、植物及動物中都存在Chz1同源蛋白,但目前對Chz1蛋白的功能研究僅在酵母中被報導。
  • 鄭曉峰:組蛋白H2A泛素化、類泛素化修飾調控的新機制
    H2A泛素化、類泛素化修飾調控的新機制。組蛋白H2Ashi最早鑑定的泛素化修飾底物,組蛋白H2A的泛素E3連接酶PRC1複合體的自身泛素化對於其E3連接酶活性至關重要,組蛋白H2A泛素化修飾參與了基因轉錄調控和DNA損傷修復等多個生理反應過程,它受到非常嚴格二敬慕的調控,但有關H2A泛素化修飾調控的分子機制還有許多問題尚待解決。
  • Cell:在細胞分裂時,組蛋白化學修飾也可遺傳,並在維持後代細胞身份...
    圖片來自 Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.10.009。這項新的研究證實保持細胞身份的機制是基於DNA的包裝方式。人們已知在細胞核中,分子DNA鏈被包裹在核小體(nucleosome)中一組稱為組蛋白的蛋白周圍,所有這一切都位於稱為染色質的較大超結構中。
  • ...Ausin 團隊發現植物組蛋白變體H2A.Z從染色質中移除的分子途徑
    該研究首次揭示了植物中組蛋白變體H2A.Z從染色質中移除的分子途徑,發現擬南芥組蛋白伴侶蛋白NRP1和NRP2(NRPs)可以減少全基因組中H2A.Z的含量。核小體中的標準組蛋白可以被組蛋白變體通過一種不依賴於複製的途徑所替換。H2A.Z是真核生物細胞中極其保守的組蛋白變體。它具有多方面的功能,包括調控基因表達、DNA複製、DNA損傷修復和DNA重組等。另外,越來越多的證據表明H2A.Z通過調控基因表達,在植物響應環境變化的過程中起著至關重要的作用。適應環境變化對於固著生長的植物來說尤其重要。
  • ABA等植物激素調控與蛋白翻譯後修飾研究
    景傑生物/報導 編者按:植物激素是指由植物細胞接受一定信號誘導,在植物特定組織代謝合成,並通過與特定蛋白質受體結合來調節植物生長發育的微量生理活性有機物質。植物激素對植物的生長發育及在植物應對逆境方面具有重要的調節作用。
  • 李國紅課題組揭示組蛋白變體H2A.Z調控體內核小體的展開
    真核生物基因組DNA通過和組蛋白相互作用形成染色質包裝在細胞核中。核小體是染色質的基本結構單元。核小體由146bp DNA在組蛋白八聚體上纏繞1.65圈構成。組蛋白八聚體包括各有兩個拷貝的H2A,H2B,H3和H4組蛋白。
  • Plant Cell | 硫化氫調控植物細胞自噬的新機制
    硫化氫(Hydrogen sulfide,H2S)是目前公認的一種信號分子,在植物生長發育及逆境脅迫方面起著重要作用,包括細胞自噬和脫落酸(Abscisic研究發現H2S通過硫巰基化作用(S-sulfhydration)翻譯後修飾蛋白,將許多蛋白中半胱氨酸的-SH轉變為-SSH,從而調控蛋白活性【4】
  • 組蛋白高度乙醯化可打亂核心基因調控結構
    組蛋白高度乙醯化可打亂核心基因調控結構 作者:小柯機器人 發布時間:2019/12/2 13:48:31 美國國立衛生研究院Javed Khan、Berkley E.
  • 代謝物在蛋白質修飾組學及細胞生長信號中的調控作用
    、胺基酸等物質,還能通過蛋白質翻譯後修飾 (protein translational modifications, PTMs) 調控細胞生長相關信號通路,影響生長發育過程。> 1)mTORC1信號通路 哺乳動物雷帕黴素靶點(mammalian target of rapamycin, mTOR)是一種重要的絲氨酸-蘇氨酸(Ser/Thr) 蛋白激酶,含有兩種複合體mTORC1和mTORC2,在調控細胞生長、增殖和存活過程中發揮重要作用
  • Nature:王橫濱等—組蛋白H2A去泛素化過程機理研究
    來自阿拉巴馬州大學生物化學與分子遺傳學系,細胞生物學系,紀念斯隆-凱特琳癌症中心(Memorial  Sloan  -Kettering  Cancer  Center)的研究人員識別出了組蛋白H2A的主要去泛素化(deubiquitination)過程,也證明H2A去泛素化是細胞周期和基因表達的關鍵步驟。
  • 每日摘要:植物TTL蛋白介導BR信號轉導調控(Plant Cell)
    油菜素內酯BRs是一類類固醇激素,對於植物生長、發育和脅迫響應均有非常重要的作用。BR能夠被質膜類受體激酶在細胞外感知,從而激活互聯信號轉導級聯,導致BR響應基因的轉錄調控。TTL基因是一類陸地植物特有的基因家族,其編碼的蛋白在N端具有一段無序的區域,能夠發生蛋白-蛋白互作,中間存在6個四肽重複結構域,C端序列與硫氧還蛋白同源,所以TTL很有可能介導多蛋白複合體的組裝。
  • Cell Reports | METTL5調控核糖體翻譯並促進腫瘤生長
    責編丨迦漵  核糖體是生命體內提供蛋白合成的巨大機器,它由多種核糖體蛋白與核糖體RNA組成,是實現遺傳物質表達的重要場所。蛋白翻譯是一個高度精細的調控過程,在這個過程中多種rRNA修飾參與其中,無論是細菌、酵母還是多細胞生物,均有研究證明核糖體RNA修飾對生物體的翻譯和生長有影響。
  • 抑癌蛋白Rb可調控細胞大小
    抑癌蛋白Rb可調控細胞大小 作者:小柯機器人 發布時間:2020/7/24 15:23:58 美國史丹福大學Jan M.
  • H2A.Z蛋白的單胺基酸改變影響疾病
    H2A.Z蛋白的單胺基酸改變影響疾病 作者:小柯機器人 發布時間:2019/9/6 14:01:25 近日,美國史丹福大學醫學院Joanna Wysocka及其研究團隊揭示了單一胺基酸的改變
  • Nat Cell Biol:miR-675調控胎盤的生長
    近日,Babraham研究所的科學家們對胎兒出生前胎盤的生長情況已經獲得了新的認識,這對健康懷孕有重要意義。研究結果發表在6月10日的Nature Cell Biology雜誌上,研究證實miR-675在胎兒出生前能使得胎盤的生長速度變慢。
  • 生物物理所揭示組蛋白變體H2A.Z對DNA複製起始的調控機制
    該研究發現組蛋白變體H2A.Z能夠通過H2A.Z-SUV420H1-H4K20me2-ORC1通路幫助在染色質進行複製起始位點的選擇,並進一步發現受H2A.Z調控的複製位點相比於其他的複製位點有著更高的複製信號,也更偏向在複製期早期被激活使用。DNA複製是一個確保遺傳信息精確傳遞的生命過程。