［本站讯］9月14日，山东大学李子聪研究团队与中国科学院动物研究所赵方庆研究团队合作，在《美国国家科学院院刊》（PNAS）在线发表题为“Dynamic Polycomb-CBCcrosstalk orchestrates mRNA production at transcriptionally active loci in plants”的研究论文。该研究以拟南芥为材料，发现多梳蛋白复合体（PcG）中的H3K27me3识别因子LHP1可通过其内部无序区（IDR）结合新生前体mRNA（pre-mRNA），限制活跃基因的转录效率；而mRNA加帽复合体（CBC）可在共转录加帽过程中解除这一结合，使mRNA生成顺利进行。

多梳蛋白复合体是一类在动植物中高度保守的表观遗传调控因子，可通过催化或识别组蛋白H3第27位赖氨酸三甲基化（H3K27me3）抑制基因表达。传统观点认为，这类抑制性修饰主要存在于沉默染色质区域；但已有研究发现，H3K27me3也可与活跃染色质标签（如H3K4me3）共存，其是否及如何调控正在转录的基因缺乏机制解释。LHP1是拟南芥中识别H3K27me3的关键蛋白。此前研究曾发现其无序区在体外能够结合单链RNA，但该结合是否在植物体内发生，又如何参与转录调控，仍不清楚。

为回答这一问题，研究团队构建了LHP1染色质识别及RNA结合能力缺陷的多种转基因材料，并结合RNA免疫沉淀测序、染色质免疫沉淀、染色质关联RNA测序和遗传学分析开展研究。他们发现，LHP1可通过其中间无序区与WUS等基因的新生pre-mRNA结合，且这种结合主要发生在正在转录的蛋白编码基因上。LHP1与RNA的结合会抑制mRNA生成；当LHP1缺失或RNA结合能力受损时，WUS等靶基因的转录显著增强。

研究进一步揭示了LHP1抑制作用的解除机制。CBC复合体亚基CBP20能够与LHP1-EMF1复合体互作。随着RNA聚合酶Ⅱ转录产生mRNA的5′端帽结构，CBC识别并结合帽结构，促使新生pre-mRNA从LHP1上释放，进而促进RNA聚合酶Ⅱ延伸和成熟mRNA生成。遗传实验显示，lhp1突变可显著缓解cbp20突变体茎端分生组织变小和生长迟缓等表型；在诱导CBP20表达后2小时内，LHP1与WUS pre-mRNA的结合迅速下降，WUS表达随之升高。研究还发现，LHP1中间无序区介导的核内相分离同样受RNA结合和CBC调控，提示该机制可能在多个靶基因位点广泛发挥作用。

全基因组分析进一步表明，LHP1可结合2,436个mRNA转录本，覆盖1,700个蛋白编码基因，其结合峰主要位于蛋白编码基因的5′UTR至第一外显子区域，靶基因富集于环境刺激响应、激素响应和发育调控等过程。CBP20缺失会降低大量活跃基因的染色质关联RNA水平，但不会显著改变LHP1在染色质上的整体定位。这表明，CBC主要通过促使RNA从LHP1上释放，而不是将LHP1从染色质上移除，来推动有效转录。

该研究建立了LHP1与CBC动态互作调控mRNA生成的工作模型：在活跃染色质位点，LHP1通过结合新生pre-mRNA暂时限制转录效率；随后，共转录加帽及CBC的参与解除该限制，使基因进入高效转录状态。这一发现将多梳蛋白介导的抑制性染色质修饰与共转录mRNA加工联系起来，为理解活跃基因上的表观遗传精细调控及其在植物发育中的作用提供了新框架。

山东大学博士研究生谢圆圆和中科院动物所杜立峰为共同第一作者。新加坡淡马锡生命科学实验室研究员姜丹华，李晓一参与了本项研究。研究得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金和淡马锡生命科学实验室等资助。