摘要：在真核生物中，组蛋白乙酰化酶通过将乙酰基团从乙酰辅酶A转移至组蛋白的赖氨酸残基上，参与染色质结构的动态调控。A型组蛋白乙酰化酶负责催化染色质中核小体组蛋白的乙酰化修饰，增加DNA模板的可接近性，激活基因转录；B型组蛋白乙酰化酶则被认为负责细胞质中新生组蛋白上的

责编 | 王一

在真核生物中，组蛋白乙酰化酶通过将乙酰基团从乙酰辅酶A转移至组蛋白的赖氨酸残基上，参与染色质结构的动态调控。A型组蛋白乙酰化酶负责催化染色质中核小体组蛋白的乙酰化修饰，增加DNA模板的可接近性，激活基因转录；B型组蛋白乙酰化酶则被认为负责细胞质中新生组蛋白上的乙酰化修饰。以往的研究表明，B型组蛋白乙酰化酶同样存在于细胞核中，然而其在细胞核中的具体功能及作用机制尚不明确。

2024年12月4日， 北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院何新建课题组在Science Advances在线发表了题为Arabidopsis histone acetyltransferase complex coordinates cytoplasmic histone acetylation and nuclear chromatin accessibility的研究论文，揭示了拟南芥B型组蛋白乙酰化酶通过形成NuB4复合体协同调控细胞质组蛋白乙酰化和细胞核染色质状态的分子机制。

该研究利用蛋白亲和纯化结合质谱技术发现，拟南芥B型组蛋白乙酰化酶HAG2、组蛋白伴侣MSI2、MSI3和NASP，以及组蛋白H3和H4相互作用，在细胞质和细胞核中形成NuB4复合体。在该复合体中，HAG2与其辅助亚基MSI2/3形成乙酰化模块，负责催化细胞质组蛋白H4K5Ac和H4K12Ac修饰；乙酰化模块通过组蛋白H3和H4与NASP结合。研究发现，组蛋白乙酰化模块HAG2-MSI2/3突变会导致拟南芥提前开花，组蛋白伴侣NASP突变无明显表型，而两者同时突变则会导致拟南芥植株的严重发育缺陷，表明HAG2-MSI2/3和NASP协同调节拟南芥的生长发育（图1）。

图1 HAG2-MSI2/3和NASP协同调节拟南芥的生长发育

在细胞质中，HAG2-MSI2/3或NASP单独突变不会引起组蛋白H3和H4蛋白水平的变化，但两者同时突变则导致细胞质组蛋白H3和H4的蛋白总体水平显著降低，表明组蛋白乙酰化模块HAG2-MSI2/3与组蛋白伴侣NASP协同维持细胞质组蛋白H3和H4的蛋白水平。因此，拟南芥NuB4复合体组分通过结合组蛋白H3和H4，促进它们在细胞质中组装和积累（图2）。

在细胞核中，ATAC-seq分析表明，NuB4促进转录起始位点（TSS）附近区域的染色质可及性，而抑制基因内部和转录终止位点（TTS）附近区域的染色质可及性，表明NuB4对于维持基因组中核小体的正确分布至关重要。ChIP-seq分析表明，NuB4促进TSS附近区域的组蛋白H4K12Ac水平。通过对ATAC-seq、ChIP-seq和RNA-seq数据联合分析，发现NuB4复合体能够通过促进TSS附近组蛋白乙酰化修饰增强染色质可及性，进而促进基因表达。进一步研究发现，NuB4调节大量细胞周期相关基因的染色质可及性和转录，通过促进细胞分裂过程维持植物的正常生长和发育（图2）。

图2 拟南芥NuB4调节组蛋白乙酰化、染色质可及性、基因转录和植物发育

综上，这项研究鉴定了拟南芥NuB4复合体的组成成分，揭示了组蛋白乙酰化模块HAG2-MSI2/3和组蛋白伴侣NASP在细胞质组蛋白乙酰化、细胞核染色质可及性、基因转录及植株生长发育方面的协同调节作用，揭示了植物NuB4复合体与其他真核生物的同类复合体相比具有植物特异性，揭示了不同真核生物中NuB4复合体的功能多样性。

何新建课题组已毕业博士吴婵娟（现为西南科技大学特聘教授）和博士研究生徐鑫为该论文的共同第一作者，何新建研究员为通讯作者。其余作者包括袁丹阳、刘真真、谭连美、苏银娜、李琳和陈涉研究员。该研究得到科技部和国家自然科学基金委的资助。

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来源：小齐讲科学