表觀遺傳可以控制哪些基因被“打開”或“關閉”，這種“開關”幫助細胞節(jié)省能量和命運決定，確?；蛑挥性诒恍枰獣r才會被表達。在多細胞生物中，多梳抑制復合體(PRC)普遍存在，在基因轉錄沉默中發(fā)揮重要作用。在高等真核生物中，PRC由PRC1和PRC2兩個復合體組成，PRC2催化組蛋白H3第27位賴氨酸的三甲基化 (H3K27me3)，PRC1負責H3K27me3的識別招募并促進染色質濃縮，從而抑制基因表達。然而，在低等生物如植物病原真菌中，雖然PRC2存在且保守，但PRC1及亞基未被發(fā)現(xiàn)，H3K27me3抑制基因表達的解密方式有待探索。

2024年8月24日，浙江大學陶增課題組與中國水稻研究所寇艷君課題組在國際知名期刊Nature Communications上在線發(fā)表了題為“A repressive H3K36me2 reader mediates Polycomb silencing”的研究論文，該研究以水稻稻瘟病的致病真菌--稻瘟病菌為研究對象，首次在植物病原真菌中鑒定出了類似PRC1功能的染色質調控因子，并揭示了其在轉錄沉默中的獨特表觀遺傳機制。

組蛋白修飾H3K36me2/3通常認為與基因的轉錄激活相關，而在此前研究中發(fā)現(xiàn)稻瘟病菌中H3K36甲基轉移酶Ash1催化的H3K36me2與基因轉錄抑制相關，并且與抑制性標記H3K27me3有顯著的共定位，這一現(xiàn)象在植物病原真菌中普遍存在，但具體分子機制未知。通過酵母雙雜交和轉錄組篩選，在稻瘟病菌中鑒定到染色質調控因子Eaf3，該蛋白含有一個N端Chromodomain和C端MRG結構域，能夠通過不同的結構域介導與Ash1和PRC2的核心亞基EED互作。ChIP-seq分析顯示，Eaf3的結合位點與Ash1-H3K36me2和H3K27me3有顯著重疊，并調控這兩者在染色質上的分布。進一步發(fā)現(xiàn)，Eaf3優(yōu)先占據(jù)核小體的濃縮區(qū)域，從而促進異染色質的形成，促進靶基因的抑制。生化實驗還證實，染色質調控因子Eaf3可以通過不同的結構域識別甲基化的組蛋白多肽H3K36me2/3和H3K27me2/3。

綜上，我們在稻瘟病菌中鑒定到一個染色質調控因子Eaf3，通過解密基因組上H3K36me2和H3K27me3沉默標記，占據(jù)染色質濃縮區(qū)域，發(fā)揮類似PRC1的功能，從而抑制靶基因的表達。這些發(fā)現(xiàn)揭示了植物病原真菌在進化過程中形成了與動植物不同的H3K27me3解密機制，以抑制基因表達，調控真菌的生長發(fā)育。

浙江大學農(nóng)業(yè)與生物技術學院三年級博士生徐夢婷為第一作者，浙江大學農(nóng)學院陶增研究員和中國水稻研究所寇艷君研究員為通訊作者，浙江省農(nóng)業(yè)科學院林福呈教授為本研究提供了諸多指導和幫助，中國水稻研究所時煥斌副研究員、浙江大學博士生張琦、周威、已畢業(yè)的伍忠玲博士參與了該研究，研究得到了國家自然科學基金面上項目的資助。

 論文鏈接: https://doi.org/10.1038/s41467-024-51789-6