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组蛋白赖氨酸的翻译后修饰是表观遗传学密码的重要组成部分，可动态地调节染色质的结构和功能，影响基因表达活性，参与生物体的环境适应性调控。然而，组蛋白酰基化与乙酰化的关系及其在植物基因表达的功能尚不清楚。尤其是，环境变化对植物体能量代谢的影响是否与蛋白酰基化修饰关联，进而如何调控基因表达和植物环境适应性，仍有待深入研究。
近日，湖北医药学院张勇洪、三峡大学周超、江汉大学刘小云等课题组在Nucleic Acids Research在线发表了题为Functional interplay of histone lysine 2-hydroxyisobutyrylation and acetylation in Arabidopsis under dark-induced starvation的研究论文。该研究首次系统地在烟草、拟南芥、水稻、玉米等多个植物物种检测了组蛋白赖氨酸2-羟基异丁酰化（Lysine 2-hydroxyisobutyrylation; Khib），并完整展示了模式植物拟南芥组蛋白Khib修饰谱，研究了它与乙酰化（Lysine acetylation, Kac）在暗诱导饥饿胁迫下的变化及对代谢关联基因、代谢产物含量的动态影响，从而揭示了组蛋白酰基化修饰参与碳水化合物代谢和植物逆境适应性的作用机制。
该研究通过定量蛋白质组学手段，系统地鉴定了41个拟南芥组蛋白Khib的修饰位点。通过ChIP-seq分析发现，Khib修饰在基因组中广泛分布。35%的蛋白编码基因被Khib修饰，且主要集中转录起始区域。组蛋白Khib与Kac存在相关性，其中H3K23ac修饰与Khib在基因上分布模式非常类似。分析表明组蛋白Khib与H3K23ac协同促进基因表达。最后，联合转录组、代谢组以及ChIP-qPCR等分析发现，组蛋白Khib和H3K23ac通过影响淀粉和蔗糖代谢以及苯丙素合成途径的关键代谢基因活性和产物水平，进而微调植物对暗诱导饥饿胁迫的适应性。此外，遗传学和生化数据提示拟南芥组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase）HDA6和HDA9具备Khib修饰去活性酶功能。该研究探讨了表观修饰与植物碳水化合物等能量代谢的新机制，丰富了表观调控植物适应性的内容。
湖北医药学院郑兰兰博士和李琛博士为论文的共同第一作者，江汉大学刘小云博士、三峡大学周超博士和湖北医药学院张勇洪博士为共同通讯作者。河南大学胡筑兵博士和陕西师范大学王国栋博士等参与了该研究。该研究得到国家自然科学基金、三峡大学高层次人才项目、十堰市科学技术研究与开发项目计划（重点）等经费的支持。
原文链接：
https://doi.org/10.1093/nar/gkab536
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