综述：植物组蛋白乙酰转移酶复合物：保守性与植物特异性特征

《Current Opinion in Plant Biology》：Plant histone acetyltransferase complexes: Conserved and plant-specific characteristics

本综述系统梳理了植物组蛋白乙酰转移酶（HAT）复合物的最新研究进展，重点比较了其与保守复合物结构的异同。文章深入探讨了GNAT、MYST、CBP/p300等主要HAT家族及IDM等植物特异性复合物的组成、功能机制及其在染色质动态调控和基因表达中的核心作用，为理解植物发育与逆境应答的表观遗传调控提供了重要见解。

　　

引言

在真核生物中，染色质动态受到组蛋白翻译后修饰的精密调控，这些修饰是调节基因表达、DNA复制和损伤修复的关键机制。其中，组蛋白乙酰化能够中和组蛋白的正电荷，从而松弛染色质结构，便于转录机制的结合。这种修饰由组蛋白乙酰转移酶（HATs）和组蛋白去乙酰化酶（HDACs）动态调控。通常，HATs通过在组蛋白N端尾的赖氨酸残基上添加乙酰基来驱动转录激活，而HDACs则去除这些乙酰基，使组蛋白恢复基础状态，从而促进转录抑制。与酵母和后生动物中的同源物类似，植物中的HATs和HDACs通常组装成多亚基复合物。

进化上保守的HATs分为四个家族：GNAT（GCN5相关的N端乙酰转移酶）、MYST（MOZ, Ybf2/Sas3, Sas2和Tip60）、CBP（p300/CREB结合蛋白）和TAFII250（TATA结合蛋白相关因子）。拟南芥含有12个HATs，而其他植物物种中HATs的数量各不相同。近年来，通过亲和纯化结合质谱分析，已经鉴定出拟南芥中几种HAT复合物的组成，这些复合物被分为GNAT相关、MYST相关、CBP/p300相关和其他HAT复合物。

含GCN5的SAGA复合物

通用控制非去阻遏蛋白5（GCN5）是一种保守的HAT，它组装成多亚基SAGA（Spt-Ada-Gcn5乙酰转移酶）复合物，负责在真核生物中乙酰化组蛋白H3的赖氨酸9、14、27和36。在后生动物中，该复合物包含18-22个亚基，分为四个模块：HAT模块、DUB（组蛋白H2B去泛素化酶）模块、剪接模块和核心结构模块。拟南芥SAGA复合物保留了核心结构模块，但显示出植物特异性的亚基组成和功能差异。

含HAM1/2的NuA4复合物

MYST型HATs在整个真核生物中形成进化上保守的NuA4/TIP60复合物。冷冻电镜结构显示，酵母NuA4复合物包含一个中心枢纽，连接两个模块：负责组蛋白乙酰化的HAT模块（Piccolo NuA4）和参与核小体结合及转录调控的TINTIN模块。在拟南芥NuA4复合物中，HAT模块包含两个功能冗余的HATs，即HAM1和HAM2。与酵母和动物不同，拟南芥NuA4复合物缺乏几个保守的亚基，但获得了植物特异性的成分，这表明其具有独特的组装和调控机制。

CBP/p300相关HAT复合物

CBP/p300型HATs具有组蛋白乙酰转移酶活性，并作为关键的转录共激活因子。在拟南芥中，CBP/p300型HATs包括五个同源物：HAC1、HAC2、HAC4、HAC5和HAC12。其中，HAC1、HAC5和HAC12在体外表现出HAT活性并乙酰化组蛋白H3。相比之下，HAC2检测不到乙酰转移酶活性，这一特征与其在系统发育树中的早期分化一致。这些HATs通过与其他调控蛋白相互作用，在植物发育和应激信号通路中发挥重要作用。

IDM复合物

除了经典的HATs，IDM1被鉴定为拟南芥中的一种活性HAT。IDM1在一个多亚基IDM复合物中发挥作用，该复合物包含MBD7、IDM1、IDM2、IDM3、HDP1和HDP2。IDM2和IDM3属于α-晶体蛋白结构域蛋白家族，该家族大多数成员充当小热休克蛋白。HDP1和HDP2源自驯化的Harbinger转座子衍生蛋白。IDM复合物通过乙酰化组蛋白H3，在主动DNA去甲基化过程中发挥作用，从而防止转录基因沉默，这代表了植物中一种独特的表观遗传调控途径。

HATs的非组蛋白底物

赖氨酸乙酰化发生在各种真核生物的组蛋白和非组蛋白上。在植物中，非组蛋白赖氨酸乙酰化广泛调控生长、发育和应激反应。这种修饰由赖氨酸乙酰转移酶和去乙酰化酶可逆地控制。HATs也乙酰化非组蛋白底物。例如，在水稻中，GCN5以乙酰辅酶A依赖的方式乙酰化其辅助亚基ADA2，从而降低其稳定性，进而调节组蛋白乙酰化和基因表达，以应对盐胁迫。这些发现扩展了HATs在细胞信号网络中的功能范围。

展望

虽然几种植物HAT复合物的组成已被表征，但关于这些复合物如何组装以及如何介导其底物上的组蛋白乙酰化，仍有许多未知之处。对这些复合物的结构研究将是解决这些问题的关键。此外，由于大多数HAT复合物是使用全植物组织鉴定的，在理解其组织特异性或应激响应性亚型方面仍存在关键的知识空白。进一步的研究应剖析HAT复合物组成和组蛋白乙酰化的时空调控，并确定这些复合物的靶向机制。