玉米在我國(guó)有著悠久的栽培歷史，它也是我國(guó)重要的糧食經(jīng)濟(jì)作物之一，每年我國(guó)的玉米種植面積也都隨著市場(chǎng)需求的不斷提高在逐漸擴(kuò)大。近日，The Plant Cell雜志在線發(fā)表了植物生理學(xué)與生物化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家玉米改良中心、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院教授宋任濤課題組的最新研究成果。據(jù)悉，宋任濤為該研究論文通訊作者，博士研究生何永輝為第一作者。
有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，該研究克隆并功能解析了一個(gè)編碼黏連蛋白loader亞基Sister Chromatid Cohesion Protein 4（SCC4）的基因，揭示了SCC4參與染色體分離和玉米籽粒發(fā)育的分子機(jī)制。
黏連蛋白（cohesin）是一個(gè)環(huán)形的SMC（structural maintenance of chromosomes）復(fù)合物，主要有四個(gè)核心亞基組成：SMC1，SMC3，SCC1和SCC3。Cohesin負(fù)責(zé)DNA復(fù)制完成后的姐妹染色單體的黏連，是有絲分裂和減數(shù)分裂中保證遺傳物質(zhì)穩(wěn)定傳遞到子細(xì)胞的關(guān)鍵復(fù)合物。黏連蛋白還在基因表達(dá)調(diào)控、DNA凝縮和DNA修復(fù)等方面發(fā)揮作用。Cohesin loader復(fù)合物，由SCC2和SCC4組成，促進(jìn)cohesin結(jié)合到染色體的特定位點(diǎn)上。SCC2主要負(fù)責(zé)與cohesin的結(jié)合，而SCC4主要負(fù)責(zé)識(shí)別cohesin在染色質(zhì)上的結(jié)合位點(diǎn)。在植物中，cohesin復(fù)合物的研究較少，特別是SCC4的功能知之甚少。
據(jù)介紹，課題組通過(guò)對(duì)經(jīng)典玉米籽粒突變體dek15（defective kernel 15）的定位克隆，并進(jìn)行轉(zhuǎn)基因功能互補(bǔ)和等位測(cè)驗(yàn)，確定其是由于編碼SCC4的基因第一個(gè)外顯子上的單堿基突變導(dǎo)致蛋白翻譯提前終止造成的。SCC4基因突變后籽粒變小，胚乳內(nèi)含物大量減少且胚致死。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，SCC4基因缺失造成嚴(yán)重的細(xì)胞周期和胚乳內(nèi)復(fù)制紊亂。細(xì)胞學(xué)結(jié)果顯示SCC4功能缺失造成嚴(yán)重的有絲分裂缺陷，包括姐妹染色單體提前分離和多種染色體分離錯(cuò)誤，且導(dǎo)致大量非整倍體的出現(xiàn)。SCC4功能缺失造成的黏連蛋白功能缺陷可能是造成這些細(xì)胞分裂缺陷和籽粒發(fā)育異常的主要原因。此外，酵母雙雜篩選出的四個(gè)染色質(zhì)重塑蛋白可能參與招募SCC4，進(jìn)而促進(jìn)cohesin在染色質(zhì)上的定位。這是首次對(duì)植物SCC4進(jìn)行的功能鑒定。
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