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《Cell | 光合作用机制调控和生物发生的基因的系统识别和角色塑造》

  • 来源专题：战略生物资源
  • 编译者： 李康音
  • 发布时间：2023-12-11

  • 2023年12月7日，普林斯顿大学等机构的研究人员在Cell上发表了题为Systematic identification and characterization of genes in the regulation and biogenesis of photosynthetic machinery的文章。

    光合作用是粮食生产和地球生物地球化学的核心，然而对其调控的分子基础知之甚少。

    该研究使用真核藻类莱茵衣藻模型中的高通量遗传学技术，以高信心(错误发现率[ FDR ] < 0.11)鉴定了光合作用所需的70个缺乏特征的基因。然后，研究人员通过提供突变菌株的蛋白质组资源来实现这些基因的功能角色塑造，每个突变菌株都缺少一个这样的基因。这些数据允许将34个基因分配到一个或多个特定的光合作用复合物的生物发生或调控中。进一步的分析揭示了至少七种蛋白质的生物发生/调节作用，包括五种光系统 I mRNA 成熟因子，叶绿体翻译因子 MTF1和通过核表达因子调节叶绿体基因的主调节因子 PMR1。

    该研究提供了丰富的资源，确定调控和功能基因，并把它们放入途径，从而打开了系统级的理解光合作用的大门。

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    • 来源专题：战略生物资源
    • 编译者：李康音
    • 发布时间：2024-01-29
    • 2024年1月22日，斯坦福大学Joanna Wysocka团队在Cell发表题为DNA-guided transcription factor cooperativity shapes face and limb mesenchyme的文章。 研究人员在前期意外发现了一个17个碱基对的DNA序列模式，具有内源性细胞功能，命名为Coordinator ，通过比较人类和黑猩猩面部祖细胞（CNCCs）的增强子景观，并分析潜在的DNA序列变化，发现了Coordinator的增加和减少与增强子活性变化相关，进一步分析发现Coordinator motif比任何已知motif都能更好地预测增强子活性。该基序未被注释为调控因子，但研究者注意到Coordinator包含由许多HD因子结合的TAATT[a /G]基序和由大多数bHLH因子结合的CANNTG E-box基序。 因此，研究试图系统地识别结合Coordinator 的TFs如何独特地定义胚胎面部和肢体间充质的调控区域，确定它们在内源性细胞环境中的分子功能，并分析它们的协同性和选择性的机制。研究发现Coordinator指导bHLH家族间质调节因子TWIST1和一组与面部和肢体区域特性相关的HD因子之间的合作和选择性结合。TWIST1招募了HD因子的结合，打开Coordinator位点染色质开发程度，同时HD因子稳定了TWIST1在Coordinator的占位，并使TWIST1远离那些没有HD因子的位点。这种合作导致参与细胞类型和位置身份的基因共享调节，并最终形成面部形态和进化。
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  • 《研究发现DNA甲基化参与调控柑橘成熟新机制》
    • 来源专题：中国科学院亮点监测
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2019-03-30
    • 1月12日，《美国国家科学院院刊》（PNAS）在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所上海植物逆境生物学研究中心郎曌博研究组题为Global increase in DNA methylation during orange fruit development and ripening 的研究论文，该研究揭示了DNA甲基化在柑橘果实成熟过程中的调控作用。 　　DNA胞嘧啶的甲基化修饰（Methyl-cytosine）是真核生物中非常保守的表观遗传修饰，它参与调控基因表达、基因印记等多种生物学过程。最近研究发现DNA去甲基化酶表达上调导致番茄在成熟过程中 DNA甲基化水平整体下降，进而参与调控番茄果实的成熟。肉质果实按照其成熟过程是否发生呼吸跃变分为呼吸跃变型果实（如番茄）和非呼吸跃变型果实（如柑橘）。然而在其他果实尤其是非呼吸跃变型果实中，DNA甲基化对于果实成熟的调控是否重要并保守，仍然未知。 　　该研究通过整合分析五个成熟时期柑橘全基因组DNA甲基化和转录组数据(A)，发现柑橘成熟过程中DNA甲基化明显上升，这种变化与番茄成熟过程DNA甲基化水平下降呈相反的变化趋势。进一步分析表明，柑橘成熟中DNA甲基化水平的上调(B, C)与DNA去甲基化酶基因表达的下调呈相关性(D)。研究者发现对未成熟时期的果实进行DNA甲基化抑制剂的处理能够阻碍柑橘成熟进程(E)，这说明DNA甲基化的上调对于柑橘正常成熟十分重要；结合转录组数据，发现可能受DNA甲基化调控的基因中有1113个上调基因、950个下调基因和3119个没有差异表达的基因。 　　研究进一步发现表达有差异的基因与DNA甲基化的变化有很强的相关性，而表达没有差异的基因与DNA甲基化的变化不存在强相关性(F,G,H)。通过GO功能分析发现，被甲基化调控的差异表达基因对果实成熟过程十分重要，例如参与光合作用，以及ABA合成及其信号响应等基因。进一步分析柑橘果实的小RNA水平，发现甲基化变化区域有明显的小RNA的富集，因此这些区域的甲基化形成与RNA介导的DNA甲基化通路相关(I)。 　　综上，该研究以柑橘为研究对象，第一次发现了果实成熟过程中的DNA甲基化上调现象，并解释了DNA甲基化修饰对成熟相关基因的表达调控以及柑橘的果实成熟有重要意义。 　　植物逆境中心助理研究员黄焕和刘瑞娥为共同第一作者。相关工作得到中国科学院、中国科学院先导B项目等的资助。
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