遺傳發(fā)育所植物染色體組蛋白磷酸化研究取得進(jìn)展

組蛋白 H3T3 磷酸化體細(xì)胞染色體前中期到中期的動(dòng)態(tài)變化模式圖

組蛋白磷酸化修飾與著絲粒功能的建立、維持相關(guān)。中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所韓方普研究組從 2010 年開(kāi)始從事玉米、小麥 H2A 和 H3 的磷酸化修飾與染色體取向、分離等功能研究。由于植物染色體的復(fù)雜性及特殊性，得到部分不同于酵母及人類的結(jié)果。H2A 磷酸化激酶 Bub1 的定位及細(xì)胞周期變化，結(jié)合 RNAi 與 H2A 磷酸化信號(hào)變化，在玉米特殊的微小染色體、減數(shù)分裂突變體中發(fā)現(xiàn)這一復(fù)合物與減數(shù)分裂 I 染色體著絲粒的取向無(wú)關(guān)，與著絲粒的活性相關(guān)的研究結(jié)果已于 2017 年初發(fā)表在 New Phytologist 上。科研人員試圖找到 H3T3 磷酸化與染色體動(dòng)態(tài)變化、著絲粒活性的關(guān)系及其變化的機(jī)制。經(jīng)過(guò)多年努力，研究人員獲得了 H3T3 磷酸化的激酶 Haspin 抗體，并進(jìn)行玉米減數(shù)分裂突變體的細(xì)胞學(xué)觀察。

體細(xì)胞 H3T3 磷酸化抗體免疫熒光結(jié)果表明：有絲分裂前期及早中期染色體，H3T3 磷酸化發(fā)生在姊妹染色體單體間。細(xì)胞周期 H3T3 磷酸化的動(dòng)態(tài)變化以及玉米減數(shù)分裂突變體的結(jié)果均顯示，H3T3 磷酸化與 cohesion 相關(guān)。有趣的是，失去活性的著絲粒部位在早期出現(xiàn) H3T3 磷酸化的信號(hào) (圖 a)。這一結(jié)果完全不同于 H2A 磷酸化及 H3Ser10 磷酸化只發(fā)生在有功能的著絲粒區(qū)。隨著染色體收縮進(jìn)入中期準(zhǔn)備完成染色體的正確取向和分離，H3T3 磷酸化信號(hào)只在 inner centromere 出現(xiàn) (圖 b)。植物著絲粒區(qū)的 H3 核小體部分被 CENH3 核小體取代，但在有絲分裂前期及早中期染色體上，著絲粒區(qū)的 CENH3 核小體與 H3 核小體混合在一起，沒(méi)有區(qū)域或是位置的專化性。但染色體進(jìn)入中期準(zhǔn)備開(kāi)始完成取向分向兩極時(shí)，著絲粒區(qū)內(nèi)側(cè)（inner centromere）完全是 H3T3 核小體形成的區(qū)域；而外側(cè)均是 CENH3 核小體分布為主。這可能和 spindle 的正確連接及功能動(dòng)粒形成密切相關(guān)，深入研究動(dòng)粒蛋白及其調(diào)控過(guò)程的工作正進(jìn)行中。

相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在 Plant Journal 雜志上，研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委的資助。