组蛋白H3K27去甲基化酶REF6 JmjC和4 xzf-C2H2结构域调控开花时间及BR响应的机理研究

REF6 specifically demethylates H3K27me3 and H3K27me2 as the first H3K27 demethylase found in Arabidopsis. H3K27me3 ChIP-seq analysis revealed 656 genes gained 3 fold H3K27me3 increase in ref6, which are enrich in developmental patterning and responses to various stimuli and most of which should be direct targets of REF6. Differed from its homolog KDM4 which has H3K9 demethylase in animals, REF6 is a H3K27 demethylase. The difference between KDM4s and REF6 may reveals new functions of the REF6 JmjC and 4 xzf-C2H2 finger domains. Study the new roles of these domains in enzymatic specificity and target genes selection and purify the REF6-interacting proteins by IP and yeast two hybrid will give more information to understand the function of REF6 in flowering time regulation and response to BR.

拟南芥REF6是在植物中首次发现的H3K27me3去甲基化酶，可以特异性地去除H3K27双甲基化和三甲基化修饰。通过表观基因组学ChIP-seq的方法鉴定出数百个REF6的靶基因，这些靶基因可能作为REF6的直接作用靶点在不同的生长发育和环境响应过程中发挥作用。REF6动物中的同源物KDM4家族是H3K9的去甲基化酶，而REF6进化成为H3K27me3去甲基化酶，蛋白功能的不同可能是由于它们结构域功能的分化造成的。通过研究JmjC和4 xzf-C2H2结构域在底物特异性识别和靶位点选择中的功能，并通过IP和酵母双杂交分离与这些结构域相互作用蛋白，力求解析REF6参与开花调控和BR响应等生物学过程的作用机制。

REF6是一个H3K27me3的去甲基酶，在拟南芥中它可以将数百个基因上的H3K27me3修饰去除。我们发现，REF6行使其功能和在基因组范围内寻找其作用靶标都需要其C末端的C2H2锌指结构域。该锌指结构通过与 CTCTGYTY的基序结合，直接与其靶基因结合。该基序在REF6结合的靶基因上多成簇排列并且多存在于活跃的染色体区域。REF6调控了植物发育的多个方面，其中包括植物顶端分生组织的边界形成，在ref6突变体中会出现顶端分生组织边界缺失的后代，说明REF6参与了拟南芥顶端分生的形成。通过染色体免疫共沉淀实验我们发现， REF6通过CTCTGYTY基序结合与调控植物顶端分生组织的边界形成的重要基因CUC1和CUC3上，并通过调控他们的转录参与顶端分生的形成。我们的工作在植物中首次揭示了参与组蛋白修饰的蛋白是如何作用于其靶基因并调控植物发育的。