eLife | 研究揭示拟南芥响应病原体信号快速诱导植保素合成的机制!

基因表达的时间动态是对内部和环境刺激反应的基础。在真核生物中，基因诱导的调节包括改变目标基因的染色质状态和招募包括转录因子的转录机制。作为拟南芥中最有效的防御化合物之一，植保素可以被细菌和真菌感染迅速诱导（eLife | 加州大学戴维斯分校揭示遗传变异、环境和人口交织形成了拟南芥防御代谢物的变异！Nature Plants | 美国加州大学揭示植保素途径介导玉米的先天免疫！）。尽管控制植保素生物合成基因的几个转录因子已经被鉴定出来，但这一途径中的基因如何在病原体信号下被快速激活仍然是未知的。

2021年9月，国际权威学术期刊eLife发表了美国卡内基科学研究所Seung Yon Rhee团队的最新相关研究成果，题为A novel form of bivalent chromatin associates with rapid induction of camalexinbiosynthesis genes in response to a pathogen signal in Arabidopsis的研究论文。

通过结合公开的表观基因组数据和体内染色质修饰图谱，科研人员发现，植保素生物合成基因被标记为两种对基因表达有相反影响的表观基因修饰，即H3K27me3（抑制）和H3K18ac（激活），以形成一种以前未被描述的二价染色质类型。H3K27m3或H3K18ac减少的突变体表明，在应激反应的早期阶段，需要两种修饰来决定基因表达和代谢物积累的时间。科研人员的研究表明，H3K27me3-H3K18ac二价染色质（其被命名为Kairostat）在控制植物受刺激后及时诱导基因表达方面发挥着重要作用。

图1. 整个代谢过程中的表观遗传修饰模式

图2. H3K27me3和H3K18ac在植物体内共同定位在植保素生物合成基因上，形成二价染色质

图3. H3K27me3-H3K18ac二价染色质控制着基因诱导的时间和病原体信号下的植保素积累

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