清華生命學(xué)院戚益軍研究組揭示植物AGO1促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄新功能

　　清華大學(xué)生命學(xué)院戚益軍研究組在《發(fā)育細(xì)胞》期刊（Developmental Cell）發(fā)表了題為《擬南芥ARGNAUTE1在植物響應(yīng)激素和脅迫過程中結(jié)合染色質(zhì)并促進(jìn)基因表達(dá)》（Arabidopsis ARGONAUTE 1 Binds Chromatin to Promote Gene Transcription in Response to Hormones and Stresses）的研究論文，報(bào)道了擬南芥AGO1在植物響應(yīng)不同內(nèi)外源信號(hào)過程中促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄的全新功能。

　　經(jīng)典的RNA干擾是指真核生物中由小RNA誘發(fā)的基因沉默。小RNA由Dicer（一種核糖核酸內(nèi)切酶）從雙鏈或具莖環(huán)結(jié)構(gòu)的前體RNA加工而來，隨后被RNA干擾的核心效應(yīng)蛋白ARGONAUTE（AGO）家族蛋白所結(jié)合。通過小RNA與靶序列的堿基互補(bǔ)配對(duì)，AGO蛋白識(shí)別并切割靶序列并或招募其他蛋白因子在轉(zhuǎn)錄水平或轉(zhuǎn)錄后水平抑制基因表達(dá)。

　　AGO1是擬南芥AGO蛋白家族的最重要成員。AGO1主要結(jié)合miRNA（一類由內(nèi)源基因編碼的長度約為22個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA分子），在細(xì)胞質(zhì)中通過切割靶mRNA或介導(dǎo)翻譯抑制在轉(zhuǎn)錄后水平抑制靶基因表達(dá)。戚益軍研究組之前研究發(fā)現(xiàn)AGO1也存在于細(xì)胞核中，這意味著AGO1可能在細(xì)胞核內(nèi)也有重要功能。該研究通過AGO1染色質(zhì)免疫共沉淀偶聯(lián)高通量測序（ChIP-seq），鑒定得到940 AGO1結(jié)合區(qū)域，這些區(qū)域主要位于基因區(qū)。mRNA測序(RNA-seq)結(jié)果分析顯示AGO1結(jié)合的基因比AGO1不結(jié)合的基因表達(dá)水平更高，并且在AGO1的缺失突變體中，這些基因的表達(dá)下降，說明結(jié)合于基因上的AGO1可促進(jìn)基因表達(dá)。隨后，通過新生RNA測序（GRO-seq）和Pol II ChIP-seq發(fā)現(xiàn)，AGO1在轉(zhuǎn)錄水平促進(jìn)基因表達(dá)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)AGO1與SWI/SNF蛋白復(fù)合體（一種染色質(zhì)重塑復(fù)合物）相互作用，并且AGO1與靶基因的結(jié)合需要SWI/SNF蛋白復(fù)合體。為了探究AGO1與基因結(jié)合是否參與植物對(duì)激素和脅迫的響應(yīng)，該研究檢測了植物激素茉莉酸甲酯（MeJA）、吲哚乙酸（IAA）、苯并噻二唑（BTH）、丁香假單胞桿菌鞭毛蛋白保守基序（flg22）及冷處理?xiàng)l件下AGO1在基因組的結(jié)合位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)AGO1可被誘發(fā)結(jié)合到響應(yīng)特定刺激的基因上。最后，該研究發(fā)現(xiàn)AGO1對(duì)茉莉酸通路基因的激活及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)具有重要作用。

　　戚益軍研究組的這一研究揭示了AGO蛋白具有異于經(jīng)典RNA干擾而激活基因表達(dá)的重要功能，這一新功能在植物響應(yīng)植物激素和環(huán)境脅迫過程中起到重要的調(diào)控作用。

　　清華大學(xué)生命學(xué)院博士后劉暢、辛穎和2012級(jí)博士生徐樂為本文共同第一作者，戚益軍教授為通訊作者。該研究獲得了國家自然科學(xué)基金委和清華—北大生命科學(xué)聯(lián)合中心的資助。