厦门大学李庆顺课题组发现组蛋白去乙酰化酶HDA6调控mRNA多聚腺苷化

多聚腺苷化 (poly(A)) 控制mRNA转录成熟，并广泛调控植物发育和抗性等重要生物过程。既往研究表明，多聚腺苷化主要是由CPSF蛋白复合体识别pre-mRNA上poly(A)信号（如AAUAAA等）并在其下游切割和添加poly(A)的过程。但植物poly(A)信号不保守，多聚腺苷化执导机制还有待进一步解析。研究植物如何准确进行多聚腺苷化的分子机制对理解植物利用mRNA转录后调控途径（post-transcriptional regulation）调控其生长发育和抵抗逆境胁迫具有重要的理论意义。

近日，厦门大学李庆顺教授课题组与台湾大学吴克强教授课题组合作在Genome Research上发表题为HDA6 dependent chromatin deacetylation orchestrates mRNA polyadenylation的研究论文。该研究利用ChIP-seq和mRNA 3’末端测序技术（PAT-seq）发现了组蛋白去乙酰化途径可参与调控mRNA多聚腺苷化效率。



该研究发现，拟南芥HDA6的突变导致了全基因组poly(A)谱征发生显著变化，更多的基因偏好使用远端的poly(A)位点（图1A-B）。利用乙酰转移酶抑制剂MB-3处理拟南芥（消除组蛋白乙酰化）则减弱了HDA6突变对多聚腺苷化的影响（图1C）。这表明HDA6对拟南芥多聚腺苷化的调控作用有赖于组蛋白去乙酰化的过程。


图1 HDA6调控拟南芥mRNA多聚腺苷化。CDF为累积分布频率，PSU为单个poly(A)位点占整个基因表达的比率，L、S分别代表基因偏好使用3’UTR远端、近端的poly(A)位点，△PSU为突变体hda6与Col-0的差值。

进一步的研究表明，HDA6主要调控突变体中表达上调的poly(A)位点附近的组蛋白H3K9和K14乙酰化水平（图2A）；通过RT-qPCR验证了这些poly(A)位点表达的上调主要来源于多聚腺苷化效率的改变而非转录起始活性的改变。另外，不同的poly(A)信号附近的乙酰化水平存在显著差异，典型的AAUAAA信号周围的乙酰化水平最低（图2B）。


图2 HDA6调控多聚腺苷化位点附近的H3K9K14乙酰化水平。“0”表示添加poly(A)时的剪切位点，“1nt variation”代表AAUAAA的1个碱基变异体，“others”代表其他未知的poly(A)信号。

综上所述，该研究工作通过表观组学、3’末端转录组学等技术手段发现了组蛋白去乙酰化可调控拟南芥mRNA 3’末端加工成熟的通路，并发现HDA6可能与不同poly(A)信号使用效率有关，为阐明含有不保守的poly(A)信号的pre-mRNA多聚腺苷化机制研究提供了重要的线索。

据悉，李庆顺教授和吴克强教授为该论文共同通讯作者，李庆顺课题组博士后林俊城和吴克强课题组博士后洪福佑为论文共同第一作者，厦门大学叶从庭助理教授、洪礼伟博士和台湾大学施元心博士生参与本项目研究。该研究得到了国家重点研发计划、博士后自然科学基金面上和特别资助等项目的支持。

论文链接：
https://doi.org/10.1101/gr.255232.119

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