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韩方普研究组在植物染色体组蛋白磷酸化研究取得进展

  组蛋白磷酸化修饰与着丝粒功能的建立、维持相关(Dong and Han. 2012)。 本实验室从2010年开始从事玉米、小麦H2A和H3的磷酸化修饰与染色体取向、分离等功能研究。由于植物染色体的复杂性及特殊性,一直得到部分不同于酵母及人类的结果。 H2A磷酸化激酶Bub1的定位及细胞周期变化,结合RNAi与H2A磷酸化信号变化,在玉米特殊的微小染色体、减数分裂突变体中发现这一复合物与减数分裂I染色体着丝粒的取向无关,与着丝粒的活性相关的结果已经于2017年初发表在New Phytologist(Su et al. 2017)。我们一直想找到H3T3磷酸化与染色体动态变化、着丝粒活性的关系及其变化的机制。经过多年的努力,获得了H3T3磷酸化的激酶Haspin抗体并详细进行玉米减数分裂突变体的细胞学观察。

 

  体细胞H3T3磷酸化抗体免疫荧光结果表明:有丝分裂前期及早中期染色体,H3T3磷酸化发生在姊妹染色体单体间。细胞周期H3T3磷酸化的动态变化以及玉米减数分裂突变体的结果均显示H3T3磷酸化与cohesion相关。非常有趣的是:失去活性的着丝粒部位也在早期出现H3T3磷酸化的信号 (图a)。这一结果完全不同于H2A磷酸化及H3Ser10磷酸化只发生在有功能的着丝粒区。随着染色体收缩进入中期准备完成染色体的正确取向和分离,H3T3磷酸化信号只在inner centromere出现 (图b)。植物着丝粒区的H3核小体部分被CENH3核小体取代,但在有丝分裂前期及早中期染色体上,着丝粒区的CENH3核小体与H3核小体是混合在一起,没有区域或是位置的专化性。但染色体进入中期准备开始完成取向分向两极时,着丝粒区内侧(inner centromere)完全是H3T3核小体形成的区域;而外侧均是CENH3核小体分布为主。可能是和spindle的正确连接及功能动粒形成密切相关。深入研究动粒蛋白及其调控过程的工作正进行中。

 

  上述初步研究结果于2017年10月16日发表在Plant Journal 杂志( DOI: 10.1111/tpj.13748),韩方普研究组的博士研究生刘阳、苏汉东和刘亚林为论文第一作者。本项研究工作得到国家自然科学基金委的资助。

 

  

图:组蛋白H3T3磷酸化体细胞染色体前中期到中期的动态变化模式图