JIPB | ​​南方科技大学杜嘉木／北京大学何跃辉课题组合作发现CO寡聚化调控植物开花的机制

植物开花是植物从营养生长进入生殖生长的重要转变。 植物通过对外部环境信号（如光周期、温度等）和内部环境信号（如生物钟、激素水平等）做出及时、准确的响应，实现精准的花期调控。CONSTANS (CO)是光周期途径中一个关键的转录因子，它的CCT结构域可以识别成花素(FLOWEING LOCUS T, FT)启动子区域的多个TGTG序列，并激活FT的基因转录。然而，CO是如何完成多位点共同识别的分子机制一直不明确。

JIPB近日在线发表了南方科技大学生命科学学院杜嘉木教授课题组和北京大学现代农学院何跃辉教授课题组合作题为“Molecular basis of CONSTANS oligomerization in FLOWERING LOCUS T activation”的研究论文（https://doi.org/10.1111/jipb.13223）。该研究通过结构生物学及植物体内实验，发现 B-box结构域中特有的CDHH 亚型锌指结构可以介导CO形成首尾相接的寡聚体，寡聚后的CO可以高效启动FT转录的分子机制 （图1）。  

图1. 寡聚化CO激活FT转录的机制

杜嘉木课题组前期体外生化实验结果表明，B-boxCO 可以在溶液中寡聚化，寡聚化的CCTCO 可高效识别FT转录子区域的多个TGTG位点，但是CO是具体如何形成寡聚体的分子机制并不清晰，这种寡聚化如何影响植物开花也不明确。为深入而完整的理解这一通路，杜嘉木课题组通过晶体生物学的手段解析CO蛋白的BBX结构域，发现CO的两个BBX结构域中都有一种特别的锌指结构(CDHH-type Zinc finger)，其可以通过氢键、盐桥以及疏水相互作用使得两个CO分子形成首尾相接的寡聚模式。何跃辉课题组在体内实验中发现在植物体内过表达上述蛋白突变体无法回补CO突变体带来的晚花表型，而过表达四聚化串联CCT结构域的融合蛋白，可以部分回补晚花表型，说明B-box结构域介导的寡聚化在CO激活FT转录的过程中起到重要作用。

杜嘉木／何跃辉课题组近年来在植物表观遗传以及花期调控研究中取得了一系列进展：揭示了B3家族转录因子通过FLC调控春化作用的分子机制 (Tao et al., 2019)；发现了TEM1通过多元识别结合并介导FT 5‘-UTR的H3K27甲基化来抑制开花的机制 (Hu et al., 2021)；系统解析了 CO参与花期调控的结构基础 (Lv et al., 2021)。这篇论文在前期研究基础上进一步揭示了CO寡聚化的结构基础。

博士后曾晓琳、博士生吕莘辰、副研究员刘瑞为该论文的共同第一作者，杜嘉木教授和何跃辉教授为该论文的共同通讯作者。上海同步辐射光源国家蛋白质设施（SSRF）为数据收集提供了及时有效的支持。该研究工作得到了深圳市科创委重点项目、孔雀团队项目、广东省植物细胞工厂分子设计重点实验室、国家自然科学基金委等相关经费的大力资助。

如有侵权，请联系本站删除！