相分離作為生物大分子在細(xì)胞內(nèi)形成無膜結(jié)構(gòu)，在生物體的發(fā)育和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中發(fā)揮著重要功能。植物光周期調(diào)控因子CONSTANS (CO)蛋白能夠與核轉(zhuǎn)錄因子NF-YB2和NF-YC9互作，共同激活開花關(guān)鍵基因FLOWERING LOCUS T (FT)的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)植物成花轉(zhuǎn)換。而相分離在這個過程中是否發(fā)揮作用以及具體的分子機(jī)制仍不清楚。
近日，中國科學(xué)院華南植物園農(nóng)生中心侯興亮研究員和新加坡南洋理工大學(xué)繆巖松副教授通過合作研究揭示了相分離在植物開花過程中的具體調(diào)控機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)CO、NF-YB2和NF-YC9蛋白在植物中可形成相分離，為深入解析其具體的形成機(jī)制和調(diào)控功能，研究人員分別利用原生質(zhì)體、體外實(shí)驗(yàn)體系以及轉(zhuǎn)基因植株檢測這些轉(zhuǎn)錄因子對FT基因表達(dá)的調(diào)控。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CO蛋白在光信號響應(yīng)下逐漸積累，并從擴(kuò)散狀態(tài)形成聚集的滲透簇，這一過程依賴于B-box基序；而NF-YB2和NF-YC9與CO通過多價(jià)共組裝，維持CO液相凝聚體組裝狀態(tài)和轉(zhuǎn)錄活性，阻止CO抑制性慢擴(kuò)散凝聚體的形成，后者會阻礙FT表達(dá)的激活。
為了探明NF-Y因子如何維持CO/NF-YB2/NF-YC9凝聚體具有流動性，從而開花基因的轉(zhuǎn)錄激活。研究人員發(fā)現(xiàn)NF-YC9的內(nèi)在無序區(qū)域（IDR）包含一個多谷氨酰胺（polyQ）基序，通過優(yōu)化谷氨酰胺殘基重復(fù)次數(shù)能夠調(diào)節(jié)CO/NF-YB2/NF-YC9凝聚體的功能物質(zhì)屬性，并影響CO的功能。CO/NF-YB2/NF-YC9識別特定的FT啟動子，形成的CO/NF-YB2/NF-YC9/FT凝聚體具有液相流體性，從而允許FT的轉(zhuǎn)錄激活。
該研究揭示了相分離在植物成花轉(zhuǎn)換過程中的關(guān)鍵作用，闡明植物如何通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子凝聚體狀態(tài)這一微妙的策略精確控制開花進(jìn)程，為植物光周期成花途徑機(jī)制的認(rèn)識提供了新的見解。相關(guān)研究成果已近期發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊The EMBO Journal上。中國科學(xué)院華南植物園博士后黃翔和新加坡南洋理工大學(xué)博士后馬智明為該論文共同第一作者，侯興亮研究員和繆巖松副教授為共同通訊作者。該項(xiàng)研究得到廣州市科技計(jì)劃、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。論文鏈接：https://www.embopress.org/doi/full/10.1038/s44318-024-00293-0
?
附件下載：