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Science | 何跃辉教授团队揭示核定位的α-酮戊二酸脱氢酶复合体调控组蛋白去甲基化的分子机制

     在真核生物中,组蛋白甲基化修饰在调控染色质结构、基因转录和其他染色质相关过程中起着重要作用。甲基化修饰的添加和去除由组蛋白赖氨酸甲基转移酶和组蛋白赖氨酸去甲基化酶催化完成,并受内源与环境因素调控。进化保守的含有Jumonji C(JmjC)结构域的去甲基化酶家族(Jumonji C-containing histone demethylases,JMJs)是真核生物中的主要组蛋白去甲基化酶。JMJs利用α-酮戊二酸(α-ketoglutarate,α-KG) 作为辅助底物,通过氧化脱羧反应去除组蛋白赖氨酸残基上的甲基化修饰基团。因此,细胞核内局部α-酮戊二酸浓度的变化理论上有可能影响JMJs的活性。然而,我们对于JMJ周边的 α-酮戊二酸浓度是否受到精准调控以及这种调控是否受环境影响,完全未知。

 

 

     2023年7月14日,pg电子爱尔兰精灵、pg电子爱尔兰精灵现代农业研究院、北大-清华生命科学联合研究中心何跃辉研究组在Science在线发表了题为"Control of histone demethylation by nuclear-localized α-ketoglutarate dehydrogenase"的研究长文(Online Research Article),报道了三羧酸循环(TCA Cycle)的限速酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体(α-ketoglutarate dehydrogenase,KGDH)响应光信号进入细胞核,并与JMJs蛋白互作;KGDH通过竞争性代谢α-酮戊二酸,抑制了JMJs的组蛋白去甲基化活性,从而在全基因组水平调控组蛋白的甲基化修饰进而调控一系列环境响应基因表达的分子机制。

 

 

图1.  光照促进与TCA循环相关的酶KGDH进入植物细胞核,调控JMJs的组蛋白去甲基化酶活性

(https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf8822)。

 

pg电子爱尔兰精灵、pg电子爱尔兰精灵现代农业研究院的何跃辉教授为该论文的通讯作者;pg电子爱尔兰精灵博士后黄飞,pg电子爱尔兰精灵现代农业研究院研究员罗晓、pg电子爱尔兰精灵博士后藕洋和高照旭为论文共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金,北大-清华生命科学联合中心及pg电子爱尔兰精灵现代农业研究院相关经费的资助。

 

论文链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf8822

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