《遗传所发现增强子调控茉莉酸信号途径的机理》

  • 来源专题:生物科技领域知识集成服务
  • 编译者: 陈方
  • 发布时间:2020-04-08
  • 和人类一样,面对不良环境,植物也会启动自身的免疫反应,这主要依赖于一种叫做茉莉酸(JA)的植物激素,其可促进植物对机械伤害、昆虫攻击和病原体感染的防御反应。此外,JA作为一种植物的生长激素可抑制营养生长,同时促进生殖发育。增强子是真核细胞调控基因转录的重要元件。在模式动物中,增强子与相应的基因启动子通过形成染色质环在物理上相互靠近,从而精确调控基因的时空特异性表达。遗传发育所与山东农业大学合作研究,发现防御激素茉莉酸可通过启动全基因组范围内的转录重编程调控植物免疫和适应性生长。
    这项研究发现在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中,茉莉酸介导的转录重编程主要由核心转录因子MYC2控制,而MYC2的功能取决于其与中介体转录共激活因子复合物亚基MED25的相互作用。研究人员通过分析MYC2和MED25在全基因组范围内的共同靶标序列,系统鉴定了MYC2/MED25调控茉莉酸信号途径的增强子并发现MED25在增强子和启动子之间染色质环的形成中发挥重要作用。为了阐明特定增强子的生理功能,研究人员采用基因编辑技术敲除了MYC2自身的一个增强子(命名为 ME2)。深入的研究发现ME2对于MYC2自身的表达具有精巧的双重调控作用:ME2在瞬时茉莉酸反应中正调控MYC2表达,而在持续(长期)茉莉酸反应中负调控MYC2表达。该研究不仅揭示了增强子调控茉莉酸信号通路的作用机理,也为鉴定特定信号通路和生理过程的增强子并解析其功能提供了范例。相关研究成果于2019年6月11日在Nature Plants在线发表。

相关报告
  • 《Science | 人CD4+T细胞转录增强子图谱》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-07-07
    • 2024年7月5日,RIKEN综合医学中心Yasuhiro Murakawa、Kazuhiko Yamamoto、Chikashi Terao共同通讯在Science发表题为An atlas of transcribed enhancers across helper T cell diversity for decoding human diseases的文章,揭示了人类CD4+T细胞多样性中转录增强子的综合图谱,为破译免疫介导疾病的遗传基础提供了有力的工具。 这项研究从探索人类CD4+T细胞的转录景观开始,通过利用RNA分子5'端独特的“帽签名(cap signature)”,研究人员开发了ReapTEC,一种可以在核苷酸分辨率下同时分析基因表达和增强子活性的方法。该技术应用于近100万个单个CD4+T细胞,产生了mRNA,长非编码RNA和增强子RNA(eRNA)的转录起始位点(TSS)的详细图谱。论文的关键之一是鉴定了62803个在高度多样化的CD4+T细胞类型中具有活性的双向转录的候选增强子(bidirectionally transcribed candidate enhancer, btcEnh)。这些btcEnh表现出比可接近的染色质区域更高程度的细胞类型特异性,表明它们在以细胞特异性方式调节基因表达中起关键作用。这些数据与单细胞染色质谱的整合表明,btcEnh强烈富集了免疫介导疾病的遗传性,突出了作为治疗干预靶标的潜力。 研究人员通过系统地解释与一系列免疫介导疾病相关的遗传变异,进一步证明了他们的图谱的实用性。通过精细染色质接触图将疾病相关的btcEnh与靶基因联系起来,他们揭示了疾病发病机制的潜在分子途径。这种方法不仅可以识别可能导致疾病病理的罕见和未表征的CD4+T细胞类型,还可以揭示这些增强子的进化保守性模式,从而揭示影响免疫反应的进化压力。这项研究的意义超出了免疫学领域,强调了在人类疾病的背景下考虑细胞类型特异性基因调控的重要性。该数据集是一种公共资源,科学界可以利用这些数据集来提高我们对免疫系统的理解,并开发新的诊断和治疗策略。 总之,这项研究代表了免疫遗传学领域的重大进展,为剖析遗传变异,细胞类型多样性和疾病易感性之间复杂的相互作用提供了全面的框架。从这atlas中获得的见解无疑将为对抗免疫介导疾病的未来发现铺平道路。
  • 《微生物所研究发现植物免疫途径钙信号解码调控新机制》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2022-07-24
    • 钙离子是真核生物重要的第二信使分子,参与调控众多的细胞生物学活动和过程。细胞内钙离子的浓度在感应外界信号后发生时空变化,编码特征性的钙信号,经钙感应分子解码并调控细胞反应。当受到病原微生物侵染时,植物利用细胞膜和细胞内免疫受体感知微生物来源的信号,激活钙离子通道促进钙内流。多种类型的钙感应蛋白参与识别特征性的钙信号,激活细胞免疫反应。目前对植物解码免疫相关钙信号的机制了解相对匮乏。   张杰研究组发现了植物免疫过程中钙信号感知和解码的新调控机制。大丽轮枝菌是一种典型的土传性真菌病原,宿主范围广、致病性强、变异快。其侵染诱导植物细胞内钙离子浓度上升。CBP60g是植物特有的钙调素结合蛋白家族成员,响应病原侵染后在转录水平诱导,作为转录因子调控多个免疫信号途径(病原相关分子模式触发的免疫/PTI、效应子触发的免疫/ETI和水杨酸/SA)中众多基因的表达,是免疫信号途径中的核心转录因子。张杰研究组前期发现大丽轮枝菌通过分泌蛋白SCP41干扰CBP60g转录因子活性,抑制植物免疫从而促进致病性(Qin et al., 2018 eLife),提示钙信号可能在植物对大丽轮枝菌免疫识别中发挥功能。本研究发现大丽轮枝菌来源的病原相关分子模式(PAMPs)可诱导植物钙调素结合蛋白CBP60g磷酸化,该磷酸化的诱导依赖于钙通道蛋白及其上游激酶。钙调素/类钙调素(CaM/CML)、钙依赖的蛋白激酶(CDPK/CPK)、类钙调磷酸酶B及其互作蛋白激酶(CBL-CIPK)是植物中三种主要的钙感应蛋白。其中类钙调素TCH3和CPK5均参与PAMP诱导的CBP60g磷酸化。CPK5属于自抑制型的钙依赖蛋白激酶,TCH3结合CPK5,促进CPK5对CBP60g磷酸化,正调控植物对大丽轮枝菌的抗性。研究发现了不同类型钙感应分子之间的协同调控新模式,证明了免疫激活过程中CBP60g转录和翻译后水平的双重调控,揭示了植物细胞解码钙信号激活免疫反应的新调控机制。   该成果于2022年7月21日在线发表于国际知名期刊The Plant Cell(https://doi.org/10.1093/plcell/koac209)。张杰研究组的助理研究员孙丽璠为论文第一作者,张杰研究员为通讯作者。此项研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项(B类)培育项目、以及中国科学院青年创新促进会的资助。