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转录因子和表观遗传因子蛋白复合体调控植物叶发育的分子机制研究
结题报告
批准号:
31370752
项目类别:
面上项目
资助金额:
85.0 万元
负责人:
董爱武
依托单位:
学科分类:
C0502.分子生物物理
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
王笑春、冯海洋、杨悦、李忠霏、高雪英、潘宗德
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中文摘要
高等植物的侧生器官如叶子,产生于顶端分生组织的外围细胞。进化上高度保守的Ⅰ类KNOX基因参与维持顶端分生组织干细胞的未分化状态,而叶子的起始和发育需要Ⅰ类KNOX基因被稳定抑制。我们已发表的结果表明转录因子AS1、 AS2和TCP家族可以形成蛋白复合体共同抑制模式植物拟南芥叶子中Ⅰ类KNOX基因的表达。表观遗传因子也被发现参与抑制Ⅰ类KNOX基因的表达,如这些基因的染色质区域富含抑制型表观遗传修饰H3K27me3,该修饰由PRC2复合物中的组蛋白H3K27甲基转移酶催化建立并被PRC1复合物中的LHP1识别。我们最新的研究发现,转录因子AS1和 AS2可以直接与LHP1结合,直接将遗传与表观遗传调控因子在分子水平联系起来。本项目旨在通过研究转录因子和表观遗传因子如何形成蛋白复合体以及分析该蛋白复合体的结构,探索遗传与表观遗传如何协同作用调控植物发育的分子机制。
英文摘要
Lateral organs such as leaves are generated from cells at the periphery of shoot apical meristems (SAMs) in higher plants. The evolutionarily conserved class-I KNOTTED1-like homeobox (KNOX) genes are involved in maintaining the undifferentiated status of stem cells in SAM, and initiation and subsequent development of a leaf requires stable repression of class-I KNOX genes. We have reported that transcription factors ASYMMETRIC LEAVES1 (AS1), AS2 and CINCINNATA-like TEOSINTE BRANCHED1-CYCLOIDEA-PCF (TCP) family can form a protein complex to repress BP, KNAT2 and KNAT6. In addition to transcription factors, epigenetic factors also participate in regulating class-I KNOX gene expression. Repressive epigenetic marker H3K27me3, which is deposited by POLYCOMB REPRESSIVE COMPLEX2 (PRC2), containing a H3K27 methyltransferases such as CLF, and is recognized by LHP1 within the PRC1-like complex, is enriched in the chromatin regions of class-I KNOX genes. We recently find that AS1/AS2 and LHP1 exhibit physical interactions in vitro and in vivo, which directly connects the genetic and epigenetic regulators at molecular level. Here we aim to search the molecular mechanism of genetic and epigenetic pathways together to regulate plant develop by studying how AS1/AS2 and LHP1 interact and analyzing the structure of the protein complex.
表观遗传机制是高等生物调控基因表达的重要方式,其中Polycomb家族蛋白是动植物中重要的表观调控抑制因子,但是Polycomb蛋白如何被特异性地招募到特定基因并调控植物发育的分子机制尚不清楚。在拟南芥中,转录因子AS1 和 AS2可以通过抑制KNOX基因的表达促进叶片发育,Polycomb成员也参与KNOX基因的表达抑制。LHP1,又被称作TFL2,是拟南芥的Polycomb成员之一,它能识别H3K27me3,之前一直被当做植物PRC1-like复合物的成员。我们的研究发现:LHP1主要在PRC2中发挥建立H3K27me3的功能,而不参与到PRC1介导的H2Aub的建立。转录因子AS1/AS2可以通过直接的蛋白互作与LHP1结合,招募LHP1到特定靶基因BP、KNAT2 并促进建立H3K27me3修饰,进而抑制这些靶基因的表达。此外,转录组分析预示着AS1-LHP1通过这种方式还调控着其他许多基因,从而促进拟南芥叶片的发育。本项目直接将遗传与表观遗传调控因子在分子水平联系起来,探索了遗传与表观遗传如何协同作用调控植物发育的分子机制。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Regulation of arabidopsis flowering by the histone mark readers MRG1/2 via interaction with CONSTANS to modulate FT expression.
组蛋白标记阅读器 MRG1/2 通过与 CONSTANS 相互作用调节 FT 表达来调节拟南芥开花
DOI:10.1371/journal.pgen.1004617
发表时间:2014-09
期刊:PLoS genetics
影响因子:4.5
作者:Bu Z;Yu Y;Li Z;Liu Y;Jiang W;Huang Y;Dong AW
通讯作者:Dong AW
MORF-RELATED GENE702, a Reader Protein of Trimethylated Histone H3 Lysine 4 and Histone H3 Lysine 36, Is Involved in Brassinosteroid-Regulated Growth and Flowering Time Control in Rice
MORF 相关基因 702 是三甲基化组蛋白 H3 赖氨酸 4 和组蛋白 H3 赖氨酸 36 的读取蛋白,参与油菜素类固醇调节的水稻生长和开花时间控制
DOI:10.1104/pp.114.255737
发表时间:2015-08-01
期刊:PLANT PHYSIOLOGY
影响因子:7.4
作者:Jin, Jing;Shi, Jinlei;Dong, Aiwu
通讯作者:Dong, Aiwu
The Histone Chaperone NRP1 Interacts With WEREWOLF to Activate GLABRA2 in Arabidopsis Root Hair Development
组蛋白伴侣 NRP1 与 WEREWOLF 相互作用激活拟南芥根毛发育中的 GLABRA2
DOI:10.1105/tpc.16.00719
发表时间:2017
期刊:The Plant Cell
影响因子:--
作者:Yan Zhu;Liang Rong;Qiang Luo;Baihui Wang;Nana Zhou;Yue Yang;Chi Zhang;Haiyang Feng;Lina Zheng;Wen-Hui Shen;Jinbiao Ma;Aiwu Dong
通讯作者:Aiwu Dong
SET DOMAIN GROUP 708, a histone H3 lysine 36-specific methyltransferase, controls flowering time in rice (Oryza sativa)
SET DOMAIN GROUP 708 是一种组蛋白 H3 赖氨酸 36 特异性甲基转移酶,控制水稻 (Oryza sativa) 的开花时间
DOI:10.1111/nph.13768
发表时间:2016-04-01
期刊:NEW PHYTOLOGIST
影响因子:9.4
作者:Liu, Bing;Wei, Gang;Dong, Aiwu
通讯作者:Dong, Aiwu
Transcription factors AS1 and AS2 interact with LHP1 to repress KNOX genes in Arabidopsis
拟南芥中转录因子 AS1 和 AS2 与 LHP1 相互作用来抑制 KNOX 基因。
DOI:10.1111/jipb.12485
发表时间:2016-12-01
期刊:JOURNAL OF INTEGRATIVE PLANT BIOLOGY
影响因子:11.4
作者:Li, Zhongfei;Li, Bin;Dong, Aiwu
通讯作者:Dong, Aiwu
组蛋白甲基化修饰调控植物环境适应性的分子机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    302万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    董爱武
  • 依托单位:
拟南芥染色质重塑因子INO80在减数分裂过程中的功能研究
  • 批准号:
    31570315
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    董爱武
  • 依托单位:
拟南芥组蛋白变体H2A.Z特异分子伴侣AtChz1的功能研究
  • 批准号:
    91519308
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    75.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    董爱武
  • 依托单位:
核小体组装蛋白1家族对植物生长发育的表观调节
  • 批准号:
    90919003
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    董爱武
  • 依托单位:
组蛋白分子伴侣NRP调控植物细胞分裂和根发育的机理研究
  • 批准号:
    30971443
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    董爱武
  • 依托单位:
植物核小体组装蛋白的功能研究
  • 批准号:
    30570933
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    董爱武
  • 依托单位:
与细胞周期相关的核小体组装蛋白的功能研究
  • 批准号:
    30100094
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    17.0万元
  • 批准年份:
    2001
  • 负责人:
    董爱武
  • 依托单位:
具有可插膜结构的新型钙调素类似蛋白的结构与功能研究
  • 批准号:
    39970156
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    12.0万元
  • 批准年份:
    1999
  • 负责人:
    董爱武
  • 依托单位:
国内基金
海外基金