【Nature Plants】新方法！通过整合多组学研究植物转录因子组织特异性功能

近日， Nature Plants 在线发表了德国柏林洪堡大学和荷兰瓦赫宁根大学合作的题为“Dual specificity and target gene selection by the MADS-domain protein FRUITFULL”的研究论文。该论文通过整合多组学的数据，发现 MADS-box转录因子FRUITFULL(FUL) 调控基因表达时形成的蛋白复合物具有组织特异性，蛋白复合物组成上的动态变化导致了不同的DNA 结合特异性，从而有助于其双重生物学功能的实现。该研究为转录因子实现多重功能的研究提供了新的思路。（原文链接：https://doi.org/10.1038/s41477-023-01351-x）         

转录因子（TFs）可能在不同的植物组织/阶段具有不同的靶基因和生物学功能。在拟南芥发育过程中，MADS-box转录因子FUL在多种器官中表达[1]，且其在开花过程和雌蕊发育中的作用已有了非常成熟和广泛的研究[2-5]。要了解TF是如何实现不同的生物学功能，就需要知道其是如何获得不同的靶基因特异性以及其背后的分子机制。

该研究通过结合RNA-seq和ChIP-seq实验，表征了MADS-box转录因子FRUITFULL（FUL）在花分生组织(IM)和雌蕊(Pistil)中的不同功能角色（Figure 1）。

Figure 1. FUL的转录调控功能具有组织特异性

花分生组织和雌蕊中的不同靶基因可以通过每种组织中FUL蛋白复合物的不同组成来解释 (Figure 2a)。SELEX-seq实验表明，不同的FUL蛋白复合物具有特定的DNA结合特异性 (Figure 2b)。

Figure 2. FUL转录因子复合物的差异改变其DNA结合特异性。

此外，通过反卷积数学建模，研究人员能够仅使用SELEX-seq体外实验数据预测到FUL在花分生组织和雌蕊中用ChIP-seq 方法发现的DNA结合特异性(Figure 3)。

Figure 3. FUL与DNA结合的数学建模预测和验证

综上所述，该研究揭示了FUL 转录因子复合物组成动态变化对于在花的发育过程中重塑FUL调控功能的重要性。

本文中呈现的通过RNA-seq、ChIP-seq、LC-MS/MS、SELEX-seq和数学建模来表征FUL复合物在不同组织中靶向转换的分子机制的整合研究方法，对转录因子组织特异性功能研究具有重要价值。

该研究由德国柏林洪堡大学Kerstin Kaufmann教授实验室的Jose M Muino研究员主导，与荷兰瓦赫宁根Gerco C. Angenent教授实验室合作完成。Hilda van Mourik博士和博士研究生陈佩琳为论文共同第一作者。Jose M Muino博士为通讯作者。

转自：“iPlants”微信公众号

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