Genome Biology | Jacobsen实验室揭示植物MORC蛋白调控转录因子结合的作用机制

Microrchidia（MORC） 家族染色质重塑蛋白在进化上高度保守。植物morc缺失影响异染色质结构，转座子沉默和多种免疫反应，表明MORC蛋白可能通过调控异染色质结构来沉默转座子和部分抗病相关基因的表达【1】。

植物DNA甲基化的建立依赖于RNA-directed DNA methylation (RdDM)途径。此前的研究表明，MORC蛋白分布于RdDM位点，可以通过与RdDM复合体互作被招募，后与RdDM形成正循环，进一步促进RdDM效率，在转基因沉默中起关键作用【2】。有意思的是，研究还发现约有20%MORC蛋白分布在活跃的常染色质区域。然而这些位点的具体生物学意义，特别是在基因表达调控中的功能还有待进一步研究。

近日，加州大学洛杉矶分校Steve Jacobsen教授实验室在Genome Biology杂志发表了题为MORC proteins regulate transcription factor binding by mediating chromatin compaction in active chromatin regions的研究论文，揭示了植物MORC蛋白调控转录因子结合的作用机制。

该研究对染色质活跃区的MORC蛋白进一步开展研究（图1），发现该区域的MORC蛋白富集在染色质高度开放、富含活跃组蛋白修饰的基因启动子区。这些区域的MORC蛋白与转录因子，例如植物热形态建成的关键调节因子PIF4、植物转录共抑制转录因子TPR1和TPL等的染色质分布高度重合。MORC蛋白在这些位点通过降低染色质开放性的方式抑制转录因子的结合，进而调控基因的表达与胁迫响应。

综上，该研究揭示了植物MORC蛋白参与常染色质形成，影响转录因子结合和植物环境响应的机制，表明MORC蛋白在基因启动子区通过调控染色质动态变化来影响转录因子的结合，进而调控基因表达的重编程（图2）。

图2 MORC蛋白在基因启动子区影响转录因子结合的作用机制

加州大学洛杉矶分校博士后钟振晖和薛彦（现为北京大学现代农业研究院作物抗逆境实验室研究员）为论文第一作者，加州大学洛杉矶分校Steve Jacobsen教授为论文通讯作者。

参考文献
1. Guillaume Moissiard, Shawn J. Cokus, Joshua Cary, Suhua Feng, Allison C. Billi, Hume Stroud, Dylan Husmann, Ye Zhan, Bryan R. Lajoie, Rachel Patton McCord, Christopher J. Hale, Wei Feng, Scott D. Michaels, Alison R. Frand, Matteo Pellegrini, Job Dekker, John K. Kim, and Steven E. Jacobsen. (2012) MORC Family ATPases Required for Heterochromatin Condensation and Gene Silencing. Science, 336:1448-1451.
2. Yan Xue, Zhenhui Zhong, C. Jake Harris, Javier Gallego-Bartolomé, Ming Wang, Colette Picard, Xueshi Cao, Shan Hua, Ivy Kwok, Suhua Feng, Yasaman Jami-Alahmadi, Jihui Sha, Jason Gardiner, James Wohlschlegel & Steven E. Jacobsen. (2021) Arabidopsis MORC proteins function in the efficient establishment of RNA directed DNA methylation. Nature Communications, 12:4292.

https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-023-02939-4