Cell：蛋白帮助了解温度

　　

生物通报道：来自英国John Innes中心的研究人员发现拟南芥中一种称为H2A.Z的组蛋白能感知到外界温度变化，这一发现将有助于研究人员培育出更能适应当前气候变化的植物新品种。这一研究成果公布在Cell杂志上。

领导这一研究的是John Innes中心的Philip A. Wigge博士，其研究组主要从事植物调控，信号传导相关的一些研究，他表示，这项研究通过对上千种温度相关基因进行分析，“发现了整个温度转录组的主要调控子”。

植物属于变温生物，任何植物都是生活在具有一定温度的外界环境中并受着温度变化的影响。比如植物的生理活动、生化反应，都必须在一定的温度条件下才能进行，温度的变化能引起环境中其它因子如湿度、降水、风、水中氧的溶解度等的变化，而环境诸因子的综合作用，又能影响植物的生长发育、作物的产量和质量。因此了解植物对温度的变化规则有利于研究人员培育出更能适应气候变化的植物新品种。

在这篇文章中，研究人员以拟南芥这种模式生物作为研究对象，通过导入荧光报告基因，进行基因改造，使其在温度越高的环境下能发出越多的光。结果他们发现，一种名为H2A.Z的组蛋白调控着植物的温度，当植物生长的环境温度较低时，这种组蛋白就能结合在DNA上，抑制一些基因表达，植物生长减缓，而当温度升高时，这种蛋白就会脱离DNA，相关基因就可以正常表达，指导植物生长。研究人员认为，一些植物随着天气冷暖而延后或提前开花，都是受这套系统控制。

除了H2A.Z组蛋白结合DNA会影响拟南芥基因的表达，而且这种结合的松紧程度也会影响一些基因的开与关，虽然目前研究人员还不确定这是如何进行的，但是他们认为这可能是由于核小体的结构发生了变化，导致对一些基因起激活作用的DNA无法起作用的原因。

进一步研究还发现，当敲除这种蛋白的基因的时候，拟南芥就无法感知到外界温度变化，研究人员说，因为植物无法移动，如果它不能迅速适应某个地方的气温变化，就有在当地灭绝的危险。

这项研究能帮助解释了植物如何对气候温度的变化作出反应，也为科学家培育出更能适应当前气候变化的植物新品种提供了重要的依据。

Wigge博士研究组一直以来都在关注植物相关的研究，之前其研究小组曾揭示了调控植物何处何时开花的一个蛋白。在这之前，研究人员对于调控开花植物叶子中，探测日照长短(既春化)的变化的神秘的可移动的协调因子被称为“成花素(florigen)”了解不多。这项研究发现由在叶子中表达的一个基因编码的"flowering locus T"(简称FT)蛋白帮助启动这个开花信号。FT与一个只出现在顶芽的转录因子FD相互作用，引导那里的组织为开花做准备。另一项研究将这个可移动的协调因子确认为FT的mRNA，它从叶子迁移到分生组织，在那里启动开花。

（生物通：万纹）

原文摘要：

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

Plants are highly sensitive to temperature and can perceive a difference of as little as 1C. 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.