来自北京大学生命科学研究院植物基因工程、蛋白质工程国家重点实验室,北大—耶鲁植物分子遗传学及农业生物技术联合研究中心的研究人员通过对拟南芥根部表皮组织的研究发现,组蛋白乙酰化修饰对于细胞生长模式基因表达的影响。这一结果公布在10月4日的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。
拟南芥是一种十字花科植物,广泛用于植物遗传学、发育生物学和分子生物学的研究,已成为典型的模式植物。利用拟南芥,科学家们发现了许多生命奥秘,例如此前《自然》杂志文章利用拟南芥的HOTHEAD基因研究发现了“基因倒退”这一不同于传统的遗传规律。
这种植物的根部单层表皮有一种独特的细胞生长模式:内皮细胞空隙中的细胞(H位置)会分化成绒毛细胞,而紧挨着内皮细胞、在内皮细胞之上的细胞(N位置)则会分化成非绒毛细胞。近期研究已发现这种细胞生长模式由六个相关基因(CPC、ETC、GL2、GL3/EGL3、TTG、WER)相互作用决定,其中CPC、GL2、WER对协调这六种基因相互作用起着关键作用,但目前对这些基因表达的机理尚不清楚。因此,北京大学生命科学学院的白书农教授研究组利用曲古柳菌素A(trichostatin A,TSA)——一种组蛋白去乙酰化酶抑制剂,改变拟南芥苗根部表皮的细胞生长模式,引起组蛋白H3和H4高度乙酰化,并改变了CPC、GL2、WER这三种基因的表达水平和表达特异性。通过进一步的组蛋白去乙酰化酶突变型分析,证实了组蛋白乙酰化在细胞生长模式中的影响作用,也说明了另一种基因——HDA18在拟南芥根部表皮调控机制中的关键作用。
这一研究帮助了解了拟南芥根部表皮细胞生长模式基因的调控机理,并建立了一个组蛋白乙酰化对细胞生长模式影响的平台模型。