揭示真核模式生物粗糙脉孢菌的转录调控新机制（2020.10.10 中国农业大学生物学院）

近日，中国农业大学生物学院何群教授课题组在Nucleic Acids Research上发表了题为 “NC2 complex is a key factor for the activation of catalase-3 transcription by regulating H2A.Z deposition” 的研究论文。该研究以粗糙脉孢菌 （Neurospora crassa） 过氧化氢酶基因cat-3为靶点，发现并解析了类组蛋白转录因子NC2在转录起始过程中调控组蛋白变体H2A.Z组装的分子机制。

在真核生物中，转录前起始复合物（PIC）的组装作为转录起始的第一步，其精确调控对于真核生物基因的转录是至关重要的。通用转录因子TFIID的亚基TBP（TATA-box binding protein）识别并结合基因启动子区域的TATA-Box序列，或者TFIID的亚基TAFs识别并结合启动子区域的其它元件，是启动PIC顺序组装的第一步，也是转录起始的关键步骤。因此，多数真核生物通过调节TBP的活性来精确调控PIC的形成，进而调控基因的转录过程。早期在HeLa细胞中发现，转录因子NC2复合体（包含NC2α和NC2β）能与TBP相互作用，阻止通用转录因子TFIIA和TFIIB与TBP的结合，进而抑制PIC的组装，最终抑制RNAPII所负责基因的转录。随后的研究发现，NC2还能促进PIC的组装来激活RNAPII所负责基因的转录。因此，目前的研究认为NC2参与RNAPII所负责基因的转录调控都是通过调控PIC的组装来实现的。然而，在转录起始过程中，NC2是否存在新的功能尚不清楚。

近日，中国农业大学生物学院何群教授课题组在Nucleic Acids Research上发表了题为“NC2 complex is a key factor for the activation of catalase-3 transcription by regulating H2A.Z deposition”的研究论文。该研究以粗糙脉孢菌（Neurospora crassa）过氧化氢酶基因cat-3为靶点，发现并解析了类组蛋白转录因子NC2在转录起始过程中调控组蛋白变体H2A.Z组装的分子机制。

该课题组研究发现，转录因子NC2复合体的完整性对于cat-3基因的转录激活是至关重要的。首先，IP和ChIP实验结果显示NC2α和NC2β只有通过各自的组蛋白折叠结构域（HF）形成异源二聚体才能结合在cat-3基因启动子区域。随后，完整的NC2复合体通过与染色质重塑复合体INO80相互作用，并招募INO80复合体结合在cat-3基因启动子区域。最后，INO80复合体移除该区域的组蛋白变体H2A.Z，解除H2A.Z对cat-3基因的转录抑制。此外，NC2也能促进PIC的组装来激活cat-3基因的表达，以维持机体内活性氧（ROS）的稳态平衡。该研究成果不仅解析了转录因子NC2在维持机体内活性氧（ROS）稳态平衡中的关键作用，而且还发现了NC2在调控真核生物基因转录起始过程中的新机制。由于NC2、INO80和H2A.Z在真核生物中非常保守，该机制将为NC2调控类似cat-3的基因表达及深入解析H2A.Z在影响染色质状态中的作用提供重要的理论基础。

中国农业大学生物学院博士毕业生崔国飞为该论文的第一作者;中国农业大学生物学院何群教授和中国科学院微生物研究所的刘晓研究員为该论文的共同通讯作者。