Cell Reports | 北大揭示茉莉酸信号通路中转录因子调控新机制

9月前 1040

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近日,北京大学生命科学学院苏晓东实验室在 Cell Reports杂志上发表题为“Crystal Structure of tetrameric Arabidopsis MYC2 reveals the mechanism of enhanced interaction with DNA”的研究论文,文章解析了植物中首个basic Helix-loop-Helix (bHLH)家族的转录因子MYC2与DNA复合物晶体结构,发现转录因子的多聚化调控茉莉酸信号通路基因表达的新模式。


茉莉酸是重要的植物激素,在帮助植物抵抗外源环境压力以及调控植物自身的生长发育方面起着至关重要的作用。该信号通路中的核心转录因子是一类属于bHLH家族的蛋白,包括MYC2,MYC3等,一直以来都认为该信号通路中转录因子的调控能力主要和其自身在植物中的表达量相关,其结构细节及聚集状态从未被研究过。

苏晓东实验室通过结构生物学手段,解析了MYC2蛋白的bHLH结构域和DNA的复合体晶体结构,一方面揭示了MYC2以四聚化方式结合G-box DNA,另一方面,结合各种生化及生物物理方法,发现MYC2和MYC3的蛋白序列虽然非常相似,但是MYC2形成四聚体而MYC3却以二聚体形式存在,进而发现四聚化能够极大的增加MYC2的DNA的结合能力以及激活基因表达的能力,还进一步证明了四聚化的MYC2可以介导DNA looping的形成。这项工作揭示了茉莉酸信号通路中转录因子调控的新机制,进一步完善了该信号通路的研究。

博士生廉腾飞、徐永萍作为论文的共同第一作者,苏晓东教授为该论文的通讯作者,该项研究得到了国家自然科学基金的资助。


Jasmonates (JAs) are essential plant hormones that play important roles in the regulation of plant growth and the response to environmental stress. In the JA signaling pathway, the core transcription factors are a class of basic helix-loop-helix (bHLH) proteins, including MYC2, MYC3, and MYC4, that have different regulatory capacities. Here, we report the 2.7 A˚ crystal structure of the MYC2 bHLH domain complexed with G-box DNA, showing a cis-tetrameric structure. Biochemical assays confirmed that full-length MYC2 forms a stable homo-tetramer both in solution and in DNA-bound states, whereas MYC3 forms only a homodimer. Isothermal titration calorimetry (ITC) assays demonstrated that tetramerization enhanced DNA binding affinity, and fluorescence resonance energy transfer (FRET) assay indicated DNA looping potential of tetrameric MYC2. Luciferase assay further confirmed the importance of tetramerization in transcriptional regulation. Our studies provide a mechanistic explanation for the regulatory differences of MYC transcription factors.

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