iMeta|我校朱方捷/王琴组揭示TFs解决“特异性悖论”的新机制

转录因子（Transcription factors，TFs）作为调节基因定时、定点、定量表达的“开关”，是信号转导网络的枢纽，也是决定细胞命运的关键。在进化历程中，许多转录因子家族经历了基因复制、成员扩张、功能分化，产生大量旁系同源（Paralogous）转录因子，使转录调控网络复杂性不断提高，进而使高等动植物具有更强的环境适应性。然而，令人困惑的是许多旁系同源TFs识别的DNA序列高度相似，却具有截然不同的生理功能——这一现象被称为TF的“特异性悖论”。

近日，我校海峡联合研究院朱方捷教授团队与王琴教授团队联合在《宏》iMeta 在线发表题为“Specificity landscapes of 40 R2R3-MYBs reveal how paralogs target different cis-elements by homodimeric binding”（40种R2R3-MYBs的特异性景观揭示了如何通过同源二聚化靶向不同的顺式元件）。利用高通量SELEX（HT-SELEX）技术解析了40个R2R3-MYBs识别的DNA序列，提供了最系统的MYB家族转录因子特异性数据集，以及迄今最大规模的植物TF二聚体序列特异性数据集，并通过数据分析，揭示了一种TFs解决“特异性悖论”的新机制——通过同源二聚化改变转录因子的序列特异性，使其识别独特的顺式元件序列，从而靶向独特的下游基因，实现与同家族其他TFs的差异转录调控。

亮点：

• 揭示旁系同源TFs通过同源二聚化实现靶向特异性的新机制。

• 迄今最大规模的植物SELEX数据集，揭示了40个第VIII亚族R2R3-MYBs的DNA序列特异性。

• 发现一类特异性较高，识别CC(A/T)AA序列的AtMYB，命名为CCWAA-box。

本研究系统测定了VIII亚族R2R3-MYBs的DNA序列特异性，发现同源二聚化使AtMYB2能够识别其他旁系同源因子无法结合的CREs，进而使AtMYB2激活独特的靶基因。以上机制揭示了真核生物TFs在进化过程中解决“特异性悖论”的一种新机制。同时也为育种中转录调控位点的编辑提供了新思路——通过编辑同源二聚体CREs，精准调控旁系同源TFs中特定成员的下游靶基因表达。

福建农林大学未来技术学院博士研究生李甜，菌草与生态学院博士研究生陈昊，生命科学学院博士研究生马娜娜为论文共同第一作者。福建农林大学海峡联合研究院朱方捷教授、生命科学学院郭洪洪讲师、海峡联合研究院王琴教授为该论文的共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、福建省“雏鹰计划”、福建省重大项目以及福建农林大学的资助。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/imt2.70009

视频讲解参见：

https://www.bilibili.com/video/BV1EHRMYAEYf/?share_source=copy_web&vd_source=54875202baa751d2b54da4d7f759dec9

标签：基因  序列  特异性