水稻全基因组赖氨酸巴豆酰化修饰特征解析

【作者】 刘帅； 薛超； 方圆； 陈刚； 周勇； 陈忱； 刘冠卿； 张文利； 吴玉峰； 龚志云；

【机构】 扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/教育部植物功能基因组学重点实验室； 南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室；

【摘要】 在组蛋白修饰中,赖氨酸巴豆酰化(lysinecrotonylation.Kcr)修饰是一种新型的蛋白翻译后修饰方式并首次在哺乳类动物中被发现。通过进一步的结构及基因组定位分析,研究人员证实Kcr修饰是一种进化高度保守,且在生物学功能上完全不同于组蛋白赖氨酸乙酰化(Kac)的蛋白质修饰方式。研究人员发现在人类体细胞和小鼠精子细胞基因组中,组蛋白Kcr分布于基因活性转录启动区域或增强子上。最新研究表明,乙酰化酶/去乙酰化酶具有调控Kcr的功能。说明Kcr可能具有与乙酰化存在一些相同的调控模式。这里,我们首次利用LC-MS/MS技术和生物信息学分析方法初步确定了水稻689个蛋白中存在1263个Kcr的修饰位点。亚细胞定位分析结果显示,有51%的巴豆酰化修饰蛋白定位在叶绿体上。其中,巴豆酰化修饰广泛富集在光合作用相关的蛋白上。此外,我们通过ChIP-seq对组蛋白Kcr结合DNA序列进行特征分析。在鉴定的10923个富集区域中,有87%的富集区位于基因上,尤其是外显子区域,并且组蛋白Kcr修饰的程度与基因表达成正相关。另外,特异位点H3K14cr同样与基因表达成正相关。进一步将Kcr和H3K14cr修饰与已公布的其他组蛋白修饰的数据进行比较,发现它们修饰的特征与活性基因相关的修饰(H3K9ac,H4K12ac,H3K4me2and H3K36me3)类似。同时,我们也发现有77%组蛋白修饰的位点与水稻基因间区上的DHSs重叠,但只有6%的修饰位点与IDEALPLANTARCHITECTURE1(IPA1)结合的活性增强子相关。我们的结果为植物中的赖氨酸巴豆酰化修饰提供了广泛的生物学功能的认识以及丰富的功能分析数据。更多还原