遺傳發育所植物染色體組蛋白磷酸化研究取得進展

組蛋白 H3T3 磷酸化體細胞染色體前中期到中期的動態變化模式圖

組蛋白磷酸化修飾與著絲粒功能的建立、維持相關。中國科學院遺傳與發育生物學研究所韓方普研究組從 2010 年開始從事玉米、小麥 H2A 和 H3 的磷酸化修飾與染色體取向、分離等功能研究。由于植物染色體的復雜性及特殊性，得到部分不同于酵母及人類的結果。H2A 磷酸化激酶 Bub1 的定位及細胞周期變化，結合 RNAi 與 H2A 磷酸化信號變化，在玉米特殊的微小染色體、減數分裂突變體中發現這一復合物與減數分裂 I 染色體著絲粒的取向無關，與著絲粒的活性相關的研究結果已于 2017 年初發表在 New Phytologist 上。科研人員試圖找到 H3T3 磷酸化與染色體動態變化、著絲粒活性的關系及其變化的機制。經過多年努力，研究人員獲得了 H3T3 磷酸化的激酶 Haspin 抗體，并進行玉米減數分裂突變體的細胞學觀察。

體細胞 H3T3 磷酸化抗體免疫熒光結果表明：有絲分裂前期及早中期染色體，H3T3 磷酸化發生在姊妹染色體單體間。細胞周期 H3T3 磷酸化的動態變化以及玉米減數分裂突變體的結果均顯示，H3T3 磷酸化與 cohesion 相關。有趣的是，失去活性的著絲粒部位在早期出現 H3T3 磷酸化的信號 (圖 a)。這一結果完全不同于 H2A 磷酸化及 H3Ser10 磷酸化只發生在有功能的著絲粒區。隨著染色體收縮進入中期準備完成染色體的正確取向和分離，H3T3 磷酸化信號只在 inner centromere 出現 (圖 b)。植物著絲粒區的 H3 核小體部分被 CENH3 核小體取代，但在有絲分裂前期及早中期染色體上，著絲粒區的 CENH3 核小體與 H3 核小體混合在一起，沒有區域或是位置的專化性。但染色體進入中期準備開始完成取向分向兩極時，著絲粒區內側（inner centromere）完全是 H3T3 核小體形成的區域；而外側均是 CENH3 核小體分布為主。這可能和 spindle 的正確連接及功能動粒形成密切相關，深入研究動粒蛋白及其調控過程的工作正進行中。

相關研究結果發表在 Plant Journal 雜志上，研究工作得到國家自然科學基金委的資助。