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揭示擬南芥中介因子MED16 和 MED25競爭調(diào)節(jié)ABA應(yīng)答的機(jī)制
中介因子是真核生物轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的重要組分，在轉(zhuǎn)錄過程中起著連接轉(zhuǎn)錄因子（TFs）和RNA聚合酶 Ⅱ（RNA Polymerase II）的橋梁作用。植物體內(nèi)含有超過20多個中介因子成員，按照空間結(jié)構(gòu)可以分為頭部、中部、尾部和CDK8激酶亞基。其中MED25是早被報道參與ABA響應(yīng)的中介因子成員，它與轉(zhuǎn)錄因子ABI5互作，抑制ABA下游基因的表達(dá)，因此在ABA應(yīng)答中起著負(fù)調(diào)節(jié)作用。然而MED25是否與其他中介因子成員共同參與ABA的應(yīng)答過程仍不清楚。
JIPB近日在線發(fā)表了河南大學(xué)作物逆境適應(yīng)與改良國家重點實驗室祝英方課題組題為“Mediator tail module subunits MED16 and MED25 differentially regulate abscisic acid signaling in Arabidopsis”的研究論文。該論文發(fā)現(xiàn)擬南芥的中介因子尾部亞基成員MED16和MED25直接結(jié)合參與ABA應(yīng)答，它們競爭性地與轉(zhuǎn)錄因子ABI5互作，差異調(diào)節(jié)ABA下游的基因表達(dá)，揭示中介因子復(fù)合體內(nèi)部可能存在一種競爭機(jī)制來持體內(nèi)ABA響應(yīng)基因的表達(dá)平衡。
MED16正向調(diào)節(jié)ABA響應(yīng)，并且和MED25競爭性地與轉(zhuǎn)錄因子ABI5互作，差異調(diào)節(jié)ABI5介導(dǎo)的下游基因表達(dá)。
祝英方課題組利用AP-MS研究了在正常和ABA處理條件下的中介因子復(fù)合體組分變化，發(fā)現(xiàn)尾部亞基成員MED16和MED25在正常和ABA條件下都和MED25結(jié)合。蛋白互作實驗證實MED16和MED25直接互作，和之前的報道吻合。表型分析發(fā)現(xiàn)，med16突變體在種子萌發(fā)和幼苗生長階段都對ABA不敏感，然而MED16的過表達(dá)材料對ABA更加敏感；轉(zhuǎn)錄組和基因表達(dá)分析表明許多ABA下游響應(yīng)基因在med16突變體中表達(dá)收到明顯的抑制，表明MED16對ABA響應(yīng)起著正向的調(diào)節(jié)作用，和MED25的作用相反。進(jìn)一步實驗闡明MED16和MED25都與轉(zhuǎn)錄因子ABI5直接互作，競爭性地調(diào)節(jié)ABI5和其下游靶基因EM1和EM6的表達(dá)。因此該研究揭示了中介因子不同成員之間可能存在一種競爭機(jī)制來實現(xiàn)ABA下游響應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄平衡。
祝英方課題組近年來在擬南芥中介因子的研究中取得了一系列進(jìn)展，揭示了中介因子激酶CDK8在植物免疫和蠟質(zhì)合成中的調(diào)節(jié)作用（Zhu et al., Plant Cell, 2014），以及CDK8正向調(diào)節(jié)ABA和干旱應(yīng)答的機(jī)制等（Zhu et al., New Phytologist, 2020）。博士生郭鵬程和Leelyn Chong博士為該論文的共同作者，祝英方教授為通訊作者。中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所的吳芳明副研究員和李傳友研究員、中研院許全智博士、中國科學(xué)院上海植物逆境生物學(xué)研究中心的朱健康院士也參與了該項研究工作。該研究得到了國家自然科學(xué)基金和河南大學(xué)雙yl建設(shè)經(jīng)費的資助。