拟南芥中PAF1复合体通过依赖和不依赖组蛋白H2B单泛素化修饰调控基因表达的分子机制研究

基因转录过程中，PAF1c与Pol II一同起始及延伸转录。酵母中PAF1c可通过调控H2Bub1形成，或影响RNA 编辑（3'末端形成）来行使功能；但PAF1c调控的这两个过程是否偶联目前还不清楚。拟南芥中PAF1c的作用机制还不了解，我们的初步结果表明PAF1c可调控H2Bub1形成；此外PAF1c可通过依赖和不依赖H2Bub1两种方式调控同一基因（如FLC）的表达。本项目计划采用遗传学、分子生物学和生物化学的实验手段，探讨拟南芥中PAF1c通过H2Bub1调控基因表达的分子机制和鉴定PAF1c是否还可通过影响RNA编辑调控成熟RNA水平，从而验证PAF1c是否可偶联上述两个过程。此研究可进一步明晰拟南芥中PAF1c的生物学功能和作用的分子机制，证实组蛋白修饰与RNA编辑能否通过PAF1c相偶联。这将进一步完善表观遗传修饰调控植物发育的分子机制及信号网络，并为其它物种提供新的理论基础。

PAF1复合体（Pol II-associated factor 1 complex，PAF1c）在基因转录过程中与PolII一同起始及延伸转录，不同物种中PAF1c的功能相对保守。本项目对拟南芥中PAF1c调控基因表达进而影响植物发育的机制进行了探讨。.首先，PAF1c可通过控制特定组蛋白修饰—H2Bub1的形成影响植物开花发育等过程。PAF1c控制拟南芥体内H2Bub1整体水平的形成，并可通过控制FLC/MAFs染色质H2Bub1的形成，促进H3K4me3的积累使FLC/MAFs上调表达来抑制开花。从遗传角度详细比较了PAF1c与H2Bub1通路突变体在开花时间以及植物生长发育各方面的异常，结果显示PAF1c完全涵盖了H2Bub1通路的功能，并且它参与更多的生长发育过程，作用也更广。.其次，利用酵母文库筛选的方法鉴定到与PAF1c组分ELF7相互作用的蛋白—FCA，采用酵母双杂交、Pull-down和FRET的方法证实了二者的相互作用；并且二者的相互作用依赖于FCA的WW蛋白-蛋白相互作用结构域。FCA为RNA结合蛋白，ELF7通过与FCA相互作用，一同调控特定基因mRNA（包括FLC antisense） 的3’末端形成。.综上，该项目的研究结果表明拟南芥中PAF1c除了通过控制H2Bub1的形成影响基因表达，也通过与FCA蛋白直接相互作用调控RNA processing过程。这可为揭示组蛋白修饰与RNA processing过程如何偶联的机制提供证据。部分数据处于分析整理阶段，准备撰写论文。对不同进化水平物种中H2Bub1调控方式的保守性及不同进行分析总结，发表在Front. Biol.上（Cao Y and Ma LG, 2011）。.除项目书中提到的内容之外，我们还参与完成了以下工作：分析了拟南芥中H3K9脱甲基化酶IBM1正向及负向调控基因表达的分子机制（Fan et al., Nucleic Acids Res., 2012）；鉴定到拟南芥中SKIP蛋白是剪切复合体的一个组分，通过调控特定节律基因的剪切影响植物的生物节律（Wang et al., Plant Cell, 2012）。这两篇论文均标注了该项目资助。