植物是我們生態(tài)系統(tǒng)中不可分割的一部分，無論是凈化空氣質(zhì)量還是在食物鏈中提供關(guān)鍵的食物來源，植物都是主要貢獻(xiàn)者。但是，由于自然災(zāi)害和人為污染，植物不斷受到各種環(huán)境壓力的影響。了解植物的相對脆弱性和潛在的壓力承受能力，有助于我們了解其在我們生態(tài)系統(tǒng)中的地位，以及我們可采取的保護(hù)措施。

保護(hù)植物遺傳物質(zhì)對保證植物的生存和繁殖至關(guān)重要。不僅要保護(hù)序列本身，還要保護(hù)遺傳物質(zhì)獲得復(fù)制的途徑。沒有這一點(diǎn)，生物體就無法自我修復(fù)，也無法對環(huán)境變化作出反應(yīng)，從而降低它們承受壓力的能力。東京大學(xué)（Tokyo university）的Professor Sachihiro Matsunaga團(tuán)隊試圖了解表觀遺傳機(jī)制在幫助修復(fù)受損DNA方面的作用。

擬南芥是生物學(xué)研究中常用的模式生物，盡管它不直接用于農(nóng)業(yè)，但多虧了這種模式植物，我們知道醋可能有助于表觀遺傳保護(hù)作物免受干旱的破壞。Matsunaga教授和他的團(tuán)隊先前已經(jīng)確認(rèn)擬南芥中的RAD54是一種對染色質(zhì)重塑特別是同源重組（HR）重要的蛋白質(zhì)。通過HR過程，正常損傷的基因序列部分被打破，所有細(xì)胞都受到了糾正，保持了基因組的穩(wěn)定性。然而，HR要求改變與染色質(zhì)結(jié)合的DNA，使DNA可用到這些糾正過程中。這是染色質(zhì)重塑，也是該團(tuán)隊的主要關(guān)注點(diǎn)。Matsunaga教授和他的團(tuán)隊希望進(jìn)一步了解RAD54是如何招募和分離的。他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，RED54傾向于在植物損傷部位積累，所以他們現(xiàn)在想知道這種蛋白質(zhì)積累的功能是什么？

研究小組通過免疫共沉淀法和質(zhì)譜法從植物標(biāo)本中分離出蛋白質(zhì)。這揭示了RAD54作用機(jī)制的一些細(xì)節(jié)：RAD54在DNA斷裂或其他損傷部位與組蛋白去甲基化酶LDL1相互作用。LDL1特異性地去甲基化H3 (H3K4me2)中的第4賴氨酸，H3是染色質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的四種組蛋白之一，因此LDL1的缺失導(dǎo)致DNA損傷位點(diǎn)RAD54的增加。在LDL1缺陷的LDL1突變體中，RAD54過量積累并阻塞HR。這意味著LDL1-RAD54的相互作用對擬南芥等植物HR的成功至關(guān)重要。

Matsunaga教授對他的研究的重要性作了一個極好的總結(jié)。他說：“與動物不同，植物是靜止的，因此更容易受到環(huán)境壓力的影響，如高溫、干燥、病原體、寄生蟲和惡劣的土壤條件。因?yàn)樗鼈兪庆o止的，不能逃離壓力源，植物必須能夠承受損害并有效地自我修復(fù)以保持健康。這些壓力通過引起DNA損傷來抑制植物的發(fā)育和生長。因此，有效的DNA損傷反應(yīng)是保證植物生長和存活的關(guān)鍵。我們的研究揭示了一種可能的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制，可以改善植物的DNA的損傷反應(yīng)?！?/p>

Source: Takeshi Hirakawa et al. (2019) LSD1-LIKE1-Mediated H3K4me2 Demethylation Is Required for Homologous Recombination Repair. Plant Physiology.

Reference Tokyo Univ. of Science Scientists crack the code to improve stress tolerance in plants. Media Relations Tokyo Univ. of Science. 2 Aug. 2019. Web.

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