广东
近日，南方科技大学郎曌博教授团队在国际学术期刊PNAS上发表题为“Two Transcription Factors Play Critical Roles in Mediating Epigenetic Regulation of Fruit Ripening in Tomato”的研究论文。该研究揭示了两个关键转录因子RIN和FUL1在DNA甲基化调控番茄果实成熟过程中发挥的核心作用，成熟关键因子MADS-RIN对下游靶基因的调控依赖于SlDML2介导的启动子去甲基化，提出“表观遗传许可”调控新模型的新机制。
果实成熟是一个复杂的生理过程，涉及质地软化、颜色变化和香气合成等诸多生理和生化变化。番茄果实成熟与乙烯产生及乙烯信号传导密切相关。此前，相关研究已鉴定出包括RIN、FUL1、HY5等在内的多个转录因子作为核心调控因子参与果实成熟调控。近年来，DNA甲基化作为一种表观遗传修饰在果实成熟调控中的重要性逐渐受到关注，然而，DNA甲基化在番茄果实成熟过程中发挥的作用尚未完全阐明。因此，团队研究人员聚焦DNA去甲基化酶DML2介导番茄果实成熟的表观遗传分子调控机制，系统解析其在调控番茄果实成熟的过程中发挥的作用。
图1
郎曌博团队发现，DNA甲基化通过调控转录因子RIN和FUL1的表达来影响番茄果实成熟。在DML2基因突变体中，两个重要的成熟因子RIN和FUL1基因表达被沉默，并且rin/ful1双突变体的果实成熟表型与
dml2突变体相似，这表明RIN和FUL1在DML2下游调控果实成熟方面具有功能冗余。进一步研究表明，在 dml2 中恢复RIN的表达可以部分回补 dml2 不能成熟的表型，并且恢复了 dml2 中乙烯的产生（图1）。这一发现首次明确了RIN和FUL1是连接DNA甲基化变化与果实成熟表型的关键因子。
图2
团队通过对比野生型和
dml2突变体中RIN的ChIP-seq数据发现， dml2 中DNA高甲基化区域影响了RIN的结合，进一步组蛋白的ChIP-seq数据和体外EMSA实验数据揭示了DNA甲基化通过改变染色质结构间接抑制RIN结合。这些研究表明DML2不仅通过调控成熟因子RIN和FUL1的表达，还通过调控RIN对下游调控位点的结合来影响果实成熟。进一步的数据分析表明，DNA甲基化变化区域可以间接影响100bp范围内的转录因子结合，首次揭示了植物中DNA甲基化间接影响转录因子结合的范围，这一发现不仅有助于阐明果实成熟的表观遗传调控机制，也对研究植物中DNA甲基化修饰对转录调控的影响提供了新的理论依据（图2）。
安徽农业大学生命科学学院教授牛庆丰为论文第一作者，许雅萍和黄焕博士为论文共同第一作者。南方科技大学郎曌博教授和朱健康院士为共同通讯作者。该项目得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省高校知名专家项目和深圳科技创新局的支持。
论文链接：
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2422798122
来源：南方科技大学
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