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細胞內(nèi)蛋白質(zhì)翻譯后O-連N-乙酰氨基葡萄糖（O-GlcNAc）修飾，由O-GlcNAC糖基轉(zhuǎn)移酶催化完成，這種糖基化修飾參與調(diào)控細胞內(nèi)多種重要的生物學(xué)過程，并在人類疾病與治療中得到應(yīng)用。在植物中，這種動態(tài)的蛋白糖基化與磷酸化修飾調(diào)節(jié)植物春化作用介導(dǎo)的開花過程，而O-GlcNAc信號與組蛋白表觀遺傳調(diào)控的關(guān)系尚不清楚。 

中國科學(xué)院植物研究所種康院士團隊致力于植物體內(nèi)O-GlcNAc信號調(diào)控春化響應(yīng)及開花時間的分子機制研究。近期，該團隊發(fā)現(xiàn)，擬南芥O-GlcNAc轉(zhuǎn)移酶SEC基因功能缺失突變體具有早花的表型，且突變體中開花時間的負調(diào)節(jié)因子FLC的轉(zhuǎn)錄受到抑制，同時FLC染色質(zhì)區(qū)組蛋白H3K4me3修飾水平顯著降低，表明植物體內(nèi)糖基轉(zhuǎn)移酶SEC參與表觀遺傳介導(dǎo)的開花時間調(diào)節(jié)過程。FLC位點組蛋白的H3K3me3修飾由組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶ATX1催化完成，該研究發(fā)現(xiàn)SEC可以直接催化ATX1使其獲得O-GlcNAc修飾。在體外及體內(nèi)條件下，SEC均表現(xiàn)出通過O-GlcNAc修飾而激活A(yù)TX1的組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶活性，而且，遺傳分析表明ATX1的功能依賴于SEC。進一步的蛋白質(zhì)譜分析及蛋白點突變功能驗證結(jié)果表明，位于ATX1的SET結(jié)構(gòu)域中的Ser947是SEC對ATX1進行O-GlcNAc修飾并且激活其組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶活性的關(guān)鍵位點。 

該研究揭示了植物體內(nèi)一種新的蛋白O-GlcNAc糖基化介導(dǎo)表觀遺傳修飾調(diào)控開花的機制，并且建立了組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶的O-GlcNAc修飾參與植物發(fā)育過程的新功能。研究結(jié)果為表觀遺傳調(diào)控植物發(fā)育開辟了新途徑，同時也為進一步研究O-GlcNAc信號調(diào)控植物發(fā)育及外界環(huán)境響應(yīng)的分子機制奠定了基礎(chǔ)。 

該研究成果于8月27日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊The EMBO Journal上。種康研究組副研究員邢立靜和已畢業(yè)客座博士生劉焱為論文的共同第一作者，種康院士為通訊作者。相關(guān)工作得到了國家基金委和科技部的資助。 

（分子生理實驗室供稿） 

O-GlcNAc轉(zhuǎn)移酶SEC通過O-GlcNAc修飾激活組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶ATX1的活性進而負調(diào)控開花時間 

參考資料

[1] 中國科學(xué)院植物研究院，植物所科研人員揭示植物中O-GlcNAc糖基化介導(dǎo)表觀遺傳修飾調(diào)控發(fā)育新機制

[2] 文章鏈接： http://emboj.embopress.org/content/early/2018/08/27/embj.201798115