在真核生物中，組蛋白甲基化修飾在調(diào)控染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、基因轉(zhuǎn)錄和其他染色質(zhì)相關(guān)過程中起著重要作用。甲基化修飾的添加和去除由組蛋白賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶和組蛋白賴氨酸去甲基化酶催化完成，并受內(nèi)源與環(huán)境因素調(diào)控。進化保守的含有Jumonji C（JmjC）結(jié)構(gòu)域的去甲基化酶家族（Jumonji C-containing histone demethylases，JMJs）是真核生物中的主要組蛋白去甲基化酶。JMJs利用α-酮戊二酸（α-ketoglutarate，α-KG) 作為輔助底物，通過氧化脫羧反應(yīng)去除組蛋白賴氨酸殘基上的甲基化修飾基團。因此，細胞核內(nèi)局部α-酮戊二酸濃度的變化理論上有可能影響JMJs的活性。然而，我們對于JMJ周邊的 α-酮戊二酸濃度是否受到精準調(diào)控以及這種調(diào)控是否受環(huán)境影響，完全未知。

 

 

     2023年7月14日，北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院、北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合研究中心何躍輝研究組在Science在線發(fā)表了題為"Control of histone demethylation by nuclear-localized α-ketoglutarate dehydrogenase"的研究長文（Online Research Article），報道了三羧酸循環(huán)（TCA Cycle）的限速酶α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體（α-ketoglutarate dehydrogenase，KGDH）響應(yīng)光信號進入細胞核，并與JMJs蛋白互作；KGDH通過競爭性代謝α-酮戊二酸，抑制了JMJs的組蛋白去甲基化活性，從而在全基因組水平調(diào)控組蛋白的甲基化修飾進而調(diào)控一系列環(huán)境響應(yīng)基因表達的分子機制。

 

 

圖1.  光照促進與TCA循環(huán)相關(guān)的酶KGDH進入植物細胞核，調(diào)控JMJs的組蛋白去甲基化酶活性

（https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf8822）。

 

北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院、北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院的何躍輝教授為該論文的通訊作者；北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院博士后黃飛，北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院研究員羅曉、北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院博士后藕洋和高照旭為論文共同第一作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金，北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心及北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院相關(guān)經(jīng)費的資助。

 

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https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf8822