DNA甲基化修饰调节MYB转录因子对目的基因识别的分子基础被揭示

来源：BioArt植物

近日，复旦大学遗传工程国家重点实验室董爱武课题组和甘建华课题组合作在Nucleic Acids Research杂志发表了题为Structural insights into target DNA recognition by R2R3-MYB transcription factors的研究论文，揭示了DNA 5mC和6mA修饰调节转录因子对目的基因识别的分子基础。

MYB 家族是动、植物中保守存在的一类转录因子，成员众多，分为1R，R2R3，3R和4R四种类型。其中R2R3类型的MYB转录因子为植物所特有，在模式植物拟南芥中包含100多个成员，在初级代谢、次级代谢、细胞命运调控、生物与非生物胁迫以及生长发育等方面发挥重要作用。尽管在植物中对R2R3-MYB转录因子的功能进行了比较广泛的研究，其识别靶基因的分子基础仍所知甚少。

该研究解析了R2R3-MYB类型转录因子WEREWOLF （WER）与DNA复合物的晶体结构，突变及ITC实验表明R2R3-MYB转录因子特异识别的DNA顺式元件（cis-elemnet）为5’-AACNDN-3’（D: A/T/G）。通过结构分析和序列比对发现：植物与动物MYB 转录因子在R3结构域上拥有相同的DNA识别基序（motif），具有较高的保守性；但R2结构域的DNA识别基序则在进化过程中产生了差异。全基因组序列分析发现AACNDN顺式元件在拟南芥基因组中广泛存在，在33322个基因的启动子区域共包含1467251个AACNDN元件，其中111984个AACNDN元件中存在5mC或6mA甲基化修饰。体外ITC实验证实DNA5mC或6mA修饰均会显著抑制WER与DNA的结合。该研究报道了第一个R2R3-MYB类型转录因子的晶体结构，也是首次证实DNA 6mA修饰直接影响转录因子与DNA的结合。

董爱武课题组的硕士生王百慧和博士生罗强为该论文的第一作者，董爱武教授和甘建华教授为通讯作者。

值得一提的是，董爱武课题组于2017年发表在The Plant Cell上的研究证明WER可以与组蛋白分子伴侣NRP1形成蛋白复合体，WER识别靶基因GL2，NRP1协助移除靶基因上的核小体，共同促进GL2的转录，调节植物根毛发育。

上述两个工作表明多种表观遗传机制如染色质组装及DNA甲基化修饰，可以共同参与转录因子对靶基因的调控过程，进而动态调节植物的生长发育以及对外界环境的适应。 

来源：复旦大学。原文链接：

https://academic.oup.com/nar/advancearticle/doi/10.1093/nar/gkz1081/5626523