【Mol Plant 】法国巴黎萨克雷大学揭示植物DNA损伤修复中新的分子机制

以下文章来源于Mol Plant植物科学 ，作者little bear

DNA损伤反应（DDR）是一种维护基因组稳定性的重要机制，它能够检测和修复由内外源因素引起的DNA损伤。在这个过程中，ATR和ATM是两个关键的激酶，它们能够识别DNA损伤信号，并通过磷酸化作用启动一系列的细胞反应，包括细胞周期停滞、DNA修复、DNA复制或程序性细胞死亡（PCD）。SOG1是一个受ATR直接磷酸化的转录因子，它在DDR中起到核心的调控作用，特别是在应对复制缺陷方面。除了SOG1之外，还有其他一些途径也能够响应复制缺陷。例如，最新的研究发现E2F转录因子也参与了DDR。然而，E2F转录因子如何在DDR中发挥作用以及其调控机制仍然不明确。

2023年7月6日，法国巴黎萨克雷大学Cécile Raynaud团队在Molecular Plant合作发表了题为“Distinctive and complementary roles of E2F transcription factors during plant replication stress responses”的研究论文。该研究揭示了两个E2F转录因子在DNA复制应激中的作用。

https://doi.org/10.1016/j.molp.2023.07.002

该研究首先利用串联染色质亲和纯化（TChAP）和染色质免疫沉淀后测序（ChIP-seq）等实验技术，鉴定了EFA、EFB和SOG1的靶基因（图1），发现EFA和EFB与SOG1有很多重叠的靶基因，其中包括WEE基因，且EFA、EFB和SOG1在靶基因启动子上的结合位置相近。进一步研究发现，EFA和EFB能够独立于SOG1激活WEE的表达，表明EFA和EFB在植物的复制应激响应中发挥着作用。这为进一步探索EFA、EFB和SOG1在植物DNA损伤修复中的分子机制提供了线索。

图1. E2FA、E2FB和SOG1有共同的靶基因，并且独立地激活WEE1

接下来，研究使用DNA聚合酶ε（Polε）的低表型突变体pola，探索了EFA和EFB在复制应激响应中的功能（图2）。研究发现，EFB基因失效会显著加重由复制应激引发的生长缺陷。通过生成pola、sog1和efa或efb的双重和三重突变体组合，研究人员发现efb pola sog1三重突变体的生长缺陷比pola sog1更为严重。此外，分析根长表明，EFB在遭受持续复制应激的植物的根生长中起着重要的作用，而EFA则没有观察到相同的效应。这些结果表明，EFB在植物对复制应激的响应中发挥着作用，有助于维持生长尽管存在复制缺陷。这为进一步揭示EFB在植物DNA损伤修复中的分子机制提供了依据。

图2. E2FB而不是E2FA在应对复制应激时维持植物生长方面是必需的

进一步研究发现E2FB基因失效，pola突变体的根分生组织会缩小，细胞周期S期细胞的比例会增加，G2/M期的转换会延迟，导致细胞增殖受阻。这些现象在SOG1基因也失效的情况下更为明显。而E2FA基因则没有这样的作用。这些结果表明，E2FB能够促进复制应激下的细胞周期进程，尤其是在缺乏SOG1的情况下。E2FB和SOG1可能有相互独立的作用，帮助植物维持复制应激下的细胞增殖能力。

最后，研究发现E2FB与SOG1共同调控复制应激诱导基因，并通过转录组分析揭示了这种双重调控的机制。研究还发现E2FA和E2FB可能具有冗余功能，以独立于SOG1激活一部分DDR基因。此外，通过一系列的突变体分析和基因表达分析，阐明了E2FA和E2FB在复制应激响应中的相互作用和相互调控。

图3.  SOG1、E2FA和E2FB通过作用于不同和共同的靶基因来精确调节植物的DNA损伤应答

总的来说，该研究揭示了一个复杂的转录调控网络（图3），控制着复制应激响应，其中E2F和SOG1都是关键的调节因子，这为进一步理解植物DNA损伤修复中的分子机制提供了新的视角。

转自：“iPlants”微信公众号

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