转录延伸是基因表达的关键调控步骤，受多种蛋白质和机制的控制，包括组蛋白伴侣、染色质重塑复合物、RNAPII C末端的磷酸化及共转录的组蛋白修饰等。在酵母和动物细胞中，组蛋白乙酰化已被证明可以直接促进RNAPII介导的转录延伸。此外，在酵母中，Elongator复合体是RNAPII的相互作用物，并具有组蛋白乙酰转移酶活性。然而，在植物中，Elongator的相关研究较少，是否具有组蛋白乙酰转移酶活性，是否通过介导组蛋白乙酰化来调控转录延伸仍然是未知的。

近日，中国农业大学农学院、国家玉米改良中心、玉米生物育种全国重点实验室赵海铭团队在国际学术期刊Plant Biotechnology Journal在线发表了题为 “ZmELP1, an Elongator complex subunit, is required for the maintenance of histone acetylation and RNA Pol Ⅱ phosphorylation in maize kernels” 的研究论文。该研究鉴定了调控玉米籽粒发育的又一重要基因ZmELP1, 揭示了该基因通过调节H3K14ac依赖的转录延伸来调控玉米籽粒发育。

该研究通过EMS化学诱变筛选获得了一个玉米籽粒突变体mn7，该突变体籽粒变小，百粒重显著降低，淀粉粒及蛋白体体积明显减小。基于图位克隆，发现Mn7编码玉米Elongator复合体的一个亚基ZmELP1。进一步研究表明，ZmELP1与ZmELP3相互作用，而ZmELP3能够在体外对组蛋白H3的K14位点进行乙酰化。此外，Elongator复合体的几个亚基与RNAPII C端结构域 (CTD) 相互作用。全基因组分析表明，ZmELP1缺失导致H3K14ac和CTD的Ser2磷酸化 (Ser2P) 富集显著降低。这些染色质变化与全局转录组变化呈正相关，影响转录调控和籽粒发育相关基因的表达，包括淀粉合成相关基因、贮藏蛋白积累相关基因和生长发育相关的转录因子等。此外，该研究还证明了Elongator通过调控H3K14ac在基因区的沉积来调节Ser2P的富集，这可能有助于RNAPII进入生产延伸期以完成新生RNA的生产。

图1 mn7突变体籽粒表型

图2 Ser2P降低依赖于Elongator介导的H3K14ac沉积以及ZmELP1调控转录延伸的模型

综上，该研究揭示了ZmELP1在H3K14ac依赖的转录延伸中发挥重要作用，突出了其在调控玉米籽粒发育中的生物学意义。

中国农业大学博士后李建锐，已毕业的顾炜博士和中国农业大学副研究员杨志佳为该论文的共同第一作者，赵海铭副教授为通讯作者。中国农业大学赖锦盛教授、宋伟彬教授、郭岩教授、李景睿副教授以及北京大学周岳教授也对该研究提供了重要指导意见。该研究得到了国家自然科学基金、国家科技创新2030重大项目及博士后科学基金等项目的支持。

文章来源：植物生物技术Pbj