相分離作為生物大分子在細(xì)胞內(nèi)形成無(wú)膜結(jié)構(gòu)，在生物體的發(fā)育和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中發(fā)揮著重要功能。植物光周期調(diào)控因子CONSTANS (CO)蛋白能夠與核轉(zhuǎn)錄因子NF-YB2和NF-YC9互作，共同激活開(kāi)花關(guān)鍵基因FLOWERING LOCUS T (FT)的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)植物成花轉(zhuǎn)換。而相分離在這個(gè)過(guò)程中是否發(fā)揮作用以及具體的分子機(jī)制仍不清楚。
近日，中國(guó)科學(xué)院華南植物園農(nóng)生中心侯興亮研究員和新加坡南洋理工大學(xué)繆巖松副教授通過(guò)合作研究揭示了相分離在植物開(kāi)花過(guò)程中的具體調(diào)控機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)CO、NF-YB2和NF-YC9蛋白在植物中可形成相分離，為深入解析其具體的形成機(jī)制和調(diào)控功能，研究人員分別利用原生質(zhì)體、體外實(shí)驗(yàn)體系以及轉(zhuǎn)基因植株檢測(cè)這些轉(zhuǎn)錄因子對(duì)FT基因表達(dá)的調(diào)控。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CO蛋白在光信號(hào)響應(yīng)下逐漸積累，并從擴(kuò)散狀態(tài)形成聚集的滲透簇，這一過(guò)程依賴于B-box基序；而NF-YB2和NF-YC9與CO通過(guò)多價(jià)共組裝，維持CO液相凝聚體組裝狀態(tài)和轉(zhuǎn)錄活性，阻止CO抑制性慢擴(kuò)散凝聚體的形成，后者會(huì)阻礙FT表達(dá)的激活。
為了探明NF-Y因子如何維持CO/NF-YB2/NF-YC9凝聚體具有流動(dòng)性，從而開(kāi)花基因的轉(zhuǎn)錄激活。研究人員發(fā)現(xiàn)NF-YC9的內(nèi)在無(wú)序區(qū)域（IDR）包含一個(gè)多谷氨酰胺（polyQ）基序，通過(guò)優(yōu)化谷氨酰胺殘基重復(fù)次數(shù)能夠調(diào)節(jié)CO/NF-YB2/NF-YC9凝聚體的功能物質(zhì)屬性，并影響CO的功能。CO/NF-YB2/NF-YC9識(shí)別特定的FT啟動(dòng)子，形成的CO/NF-YB2/NF-YC9/FT凝聚體具有液相流體性，從而允許FT的轉(zhuǎn)錄激活。
該研究揭示了相分離在植物成花轉(zhuǎn)換過(guò)程中的關(guān)鍵作用，闡明植物如何通過(guò)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子凝聚體狀態(tài)這一微妙的策略精確控制開(kāi)花進(jìn)程，為植物光周期成花途徑機(jī)制的認(rèn)識(shí)提供了新的見(jiàn)解。相關(guān)研究成果已近期發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊The EMBO Journal上。中國(guó)科學(xué)院華南植物園博士后黃翔和新加坡南洋理工大學(xué)博士后馬智明為該論文共同第一作者，侯興亮研究員和繆巖松副教授為共同通訊作者。該項(xiàng)研究得到廣州市科技計(jì)劃、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。論文鏈接：https://www.embopress.org/doi/full/10.1038/s44318-024-00293-0
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