生物医学交叉研究院何新建实验室揭示拟南芥SAS复合体调控花发育的机制
清华新闻网5月6日电 染色质重塑因子能够利用ATP水解产生的能量改变核小体的分布和染色质的可及性，通过影响染色质状态调控基因表达，在动植物的生长发育过程发挥了重要的作用。SWI/SNF类型染色质重塑因子形成多亚基复合体，主要负责在基因的转录起始位点介导染色质开放，为基因表达创造条件。清华大学生物医学交叉研究院何新建实验室前期工作发现，植物中存在BAS、SAS和MAS三类SWI/SNF复合体，其中SAS复合体是花器官正常发育所必需。尽管以往的研究揭示了转录因子在花发育过程中的重要作用，然而科学界对染色质重塑复合体在这个过程中的作用知之甚少。
4月29日，何新建实验室在《核酸研究》（Nucleic Acids Research）杂志发表了题为“SAS染色质重塑复合体介导转录因子结合的花序特异性染色质可及性”（The SAS chromatin-remodeling complex mediatesinflorescence-specific chromatin accessibility for transcription factor binding）的研究论文。该研究发现拟南芥SAS类型的SWI/SNF染色质重塑复合体介导花发育过程中染色质开放，从而促进花发育相关转录因子与靶基因结合，揭示了该复合体调控花发育的分子机制。
该研究在全基因组水平分别研究拟南芥中的三类SWI/SNF复合体对营养生长阶段的幼苗和生殖生长阶段的花序的影响。RNA测序分析表明，与发育表型数据一致，在三类SWI/SNF复合体中，SAS在花序中特异调控大量花发育相关基因的表达，在花发育过程中发挥了主导作用。染色质可及性测序分析表明，花序中特异形成的大量染色质开放区域是由SAS所特异控制的，这些区域在花发育和花器官形成相关基因上显著富集，主要分布在基因上游的启动子远端区域（图1）。
进一步分析表明，在一部分花发育相关基因上，SAS在花序中被特异招募，从而在这些基因上介导染色质开放。此外，SAS在花序中与另一些花发育相关基因的结合与在幼苗中没有显著差异，然而SAS能够特异在花序中介导这些基因的染色质开放。这些结果表明，在花发育过程中，SAS一方面能够增强其与靶基因的结合能力，另一方面能够增强其染色质重塑活性，从这两个层面实现对花发育相关基因上染色质可及性的特异调控。
图1.SAS复合体促进花发育相关基因上的染色质开放性
以往研究表明，MADS家族转录因子在植物花发育及花器官形成过程中具有关键作用。为了探索SAS复合体与MADS转录因子之间的关系，该研究选取了控制花发育的关键MADS转录因子AP1，探究其与SAS之间的关联机制。在ap1突变体中，染色质可及性在全基因组水平上没有明显变化，说明SAS对花特异开放区域的调控不依赖AP1。相反，在syd突变体中，AP1与大量靶基因的结合信号明显下降，这些靶基因与花发育密切相关。在syd突变体中，AP1与靶基因结合信号下降的位置倾向于富集在基因上游启动子远端区域，并且伴随这些区域染色质可及性的明显下降。这些研究结果表明，在花发育过程中，SAS能够介导花发育相关基因上游启动子远端区域的染色质可及性，由此促进MADS转录因子与这些区域结合，从而调控花发育相关基因的表达（图2）。
图2.SAS复合体在花发育过程中的作用模型
综上，该研究从多个层面揭示了SAS复合体对花发育的重要影响，区分了不同类型SWI/SNF复合体的功能特异性，为进一步研究染色质重塑复合体如何与转录因子协作参与植物发育过程奠定了基础。
何新建实验室已毕业博士生郭婧为论文的第一作者，何新建研究员为论文的通讯作者。研究得到国家自然科学基金委、科技部、清华大学生物医学交叉研究院的资助。
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