了解植物對高溫的響應(yīng)機制將有助于培育適應(yīng)未來高溫氣候的作物。植物可以感知溫度變化，并在稱為熱形態(tài)建成的過程中相應(yīng)地調(diào)整其發(fā)育和形態(tài)以適應(yīng)高溫。這種表型可塑性意味著復(fù)雜的基因表達重編程，而這其中的調(diào)控機理仍有待解析。 

中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所姜丹華研究組在前期研究中發(fā)現(xiàn)，一個染色質(zhì)重塑因子INO80能夠在高溫響應(yīng)基因上介導(dǎo)組蛋白變體H2A.Z的去除，并激活這些基因的表達和促進熱形態(tài)建成，然而H2A.Z去除本身似乎并不足以使基因激活(Xue et al., Molecular Plant, 2021)。為了進一步分析高溫下H2A.Z去除引發(fā)的基因激活機制，研究人員進行了蛋白互作篩選并發(fā)現(xiàn)INO80通過轉(zhuǎn)錄延伸子 PAF1 復(fù)合體與另一個組蛋白變體H3.3的分子伴侶ASF1-HIRA相連。與INO80的功能相似，H3.3在高溫下促進熱響應(yīng)基因上Pol II的轉(zhuǎn)錄延伸，從而激活基因表達和熱形態(tài)建成。此外，研究還發(fā)現(xiàn)H2A.Z去除引發(fā)的基因轉(zhuǎn)錄激活普遍需要H3.3的裝配，且其中富集大量環(huán)境響應(yīng)相關(guān)基因。這些結(jié)果表明組蛋白H2A.Z的去除和H3.3的裝配緊密協(xié)調(diào)，從而通過組蛋白變體的動態(tài)置換重編程基因轉(zhuǎn)錄，以幫助植物適應(yīng)高溫或其它環(huán)境變化。 

該項研究以“Coordinated histone variant H2A.Z eviction and H3.3 deposition control plant thermomorphogenesis”為題于2023年1月17日在線發(fā)表于New Phytologist (DOI:10.1111/nph.18738)，姜丹華研究組已畢業(yè)博士生趙峰月和博士生薛滿德為共同第一作者，姜丹華研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金，國家重點研發(fā)計劃和中科院先導(dǎo)的資助。 

圖: H3.3裝配和 H2A.Z去除協(xié)同重置染色質(zhì)和基因轉(zhuǎn)錄，從而調(diào)控植物熱形態(tài)建成