复旦大学发表Nature子刊文章解析关键表观遗传修饰作用机制

　　

组蛋白赖氨酸甲基化修饰作为最重要的表观遗传修饰之一，在不同物种中的功能是相对保守的。不同位点上的赖氨酸甲基化（组蛋白H3第4，9，27，36，79以及H4第20位赖氨酸残基）或是同一位点不同程度的甲基化（me1, me2, me3）代表着不同的染色质状态，进而影响基因的转录。

尽管组蛋白赖氨酸甲基化修饰的功能在不同物种中相对保守，但某些修饰在动、植物基因组上的分布模式却存在差异，暗示了植物中存在特殊的组蛋白甲基化修饰的建立机制。来自复旦大学生命科学学院教授董爱武课题组发表了题为“The transcription factor OsSUF4 interacts with SDG725 in promoting H3K36me3 establishmen”的文章，解析了单子叶模式植物水稻中组蛋白H3第36位赖氨酸三甲基化（H3K36me3）修饰建立的分子机制。

这一研究成果公布在Nature Communications杂志上，指出了转录因子OsSUF4与H3K36甲基转移酶SDG725能相互作用，促进H3K36me3的建立》。文章的通讯作者为董爱武和俞瑜，第一作者为刘兵。

课题组首先分析了不同物种中H3K36me3的分布情况，包括单细胞酵母、无脊椎动物线虫和果蝇、脊椎动物小鼠和人类、高等植物拟南芥和水稻。

结果显示，不同于其他物种，高等植物中H3K36me3主要分布在基因体（gene body）的5’端。为了探索植物H3K36me3特异分布模式的建立机制，课题组利用酵母双杂交系统，以水稻中主效的H3K36me3甲基转移酶SDG725作为诱饵蛋白，筛选出与之结合的转录因子OsSUF4，生化实验进一步证明了SDG725与 OsSUF4的体外、体内相互作用。

之后研究人员通过遗传分析发现，OsSUF4缺失的水稻植株表现出与SDG725下调植株一致的晚花表型；与晚花表型相一致，开花关键调节因子成花素基因RFT1与Hd3a在突变体中的表达降低。染色质免疫沉淀（ChIP）实验证明，OsSUF4与SDG725蛋白以相互促进的方式结合在RFT1与Hd3基因的染色质区域并通过建立H3K36me3促进基因转录。

此外，他们还利用EMSA技术，鉴定了转录因子OsSUF4特异结合的DNA元件（5’-CGGAAAT-3’）；分析水稻基因组序列发现水稻中有3000多个基因在启动子区域包含这一顺式元件。ChIP-seq结合RNA-seq分析发现，OsSUF4的下调在全基因组范围内影响了一批包含该DNA元件的基因的H3K36me3修饰水平和转录水平，进一步表明OsSUF4可以通过招募SDG725促进 H3K36me3修饰的建立。

研究人员最后通过分析OsSUF4锌指结构域的晶体结构，发现了锌指结构域中负责结合靶DNA的关键氨基酸。因此，该研究通过生物信息学、生物化学、遗传学以及结构生物学等多种研究手段揭示了植物H3K36me3甲基化修饰在基因体5’端建立的一种分子机制。

原文标题：

The transcription factor OsSUF4 interacts with SDG725 in promoting H3K36me3 establishmen

https://www.nature.com/articles/s41467-019-10850-5