金京波研究组揭示组蛋白H3K9甲基化修饰调控植物干旱胁迫响应的新机制
图. RPN1a-JMJ27模块调控植物旱胁迫响应的模式图
组蛋白H3K9me2修饰主要富集在异染色质区域，促进转座子及其他重复序列的沉默。有趣的是H3K9me2修饰还富集在基因区域，且干旱胁迫响应基因的诱导表达与H3K9me2修饰水平降低相关，但H3K9me2修饰调控干旱胁迫响应的分子机理尚不清楚。
近日，中国科学院植物研究所金京波研究组解释了拟南芥JMJ27介导的组蛋白H3K9去甲基化修饰正调控植物干旱胁迫响应的分子机理。研究人员发现一个JmjC功能域包含蛋白JMJ27的突变体具有旱敏感表型。进一步研究发现JMJ27具有组蛋白H3K9去甲基化酶活性，并通过其酶活性正调控植物干旱胁迫响应。利用RNA-seq分析，鉴定出JMJ27调控靶基因GOLS2和RD20（两个旱胁迫响应的正调节因子）。遗传学分析表明JMJ27部分通过GOLS2和RD20调节干旱胁迫响应。研究人员还利用蛋白组学等手段鉴定出26S蛋白酶体的一个亚基RPN1a与JMJ27互作，并负调控JMJ27积累。在正常条件下，JMJ27与GOLS2和RD20基因组结合，并通过降低这些基因的H3K9me2水平，抑制这些基因的沉默。而在干旱胁迫条件下，RPN1a蛋白水平下降，导致JMJ27在GOLS2和RD20基因位点的丰度增高，从而增强了这些基因的转录激活。
这项题为“JMJ27-mediated histone H3K9 demethylation positively regulates drought-stress responses in Arabidopsis”的研究成果于2021年7月1日在线发表于国际学术期刊New Phytologist（https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.17593）。金京波研究组王琼丽博士、刘鹏博士和荆华为文章的共同第一作者，金京波研究员为本文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金及中国科学院项目的支持。