近日，华中农业大学园艺林学学院宁国贵课题组在国际学术期刊The Plant Cell在线发表了题为Boosting transcriptional activities by employing repeated activation domains in transcription factors的研究论文，利用调控花青素合成的MYB转录因子，发现了一种通过串联重复天然转录因子ADs增强其转录激活活性的方法。
该研究以两个调控花青素生物合成的R2R3-MYB转录因子，来自拟南芥中的AtPAP1(Arabidopsis thaliana）和淫羊藿中的EsMYBA1（Epimedia sagittatum）为对象，发现过表达EsMYBA1拟南芥和烟草相比过表达AtPAP1拟南芥和烟草中合成积累更多的花青素，且EsMYBA1相比AtPAP1下游类黄酮合成关键基因的表达量更高，RNA-seq结果表明EsMYBA1相比AtPAP1对共同的下游基因具有更强的转录激活能力，说明同源基因之间转录激活强度存在显著差异。
图1 MYB转录因子调控花青素生物合成
从蛋白结构来看，R2R3-MYB转录因子一般由DBDs和ADs组成，这两个结构域对转录因子转录激活活性具有重要影响。作者以多种方式包括置换转录因子的DBDs和Ads、串联重复转录因子DBDs以及串联重复转录因子ADs，合成了一系列转录因子，通过遗传转化实验发现串联重复ADs能够促进烟草积累更高含量的花青素，且类黄酮合成相关基因的表达量显著提高，说明串联重复ADs能够提高转录因子的转录激活活性。同时，利用来自NAC、bHLH和EIL转录因子家族成员，进一步证明了合成TFs与天然TFs相比，其活性显著增强。这些发现加深了我们对TFs转录激活活性的理解，并表明通过串联重复天然TF中的ADs是一种广泛适用的能够提高TFs的激活能力的方法。
图2串联重复AtPAP1的 ADs合成转录因子的功能分析
综上所述，该研究提供了一种有效的方法，可以大大增加TFs的转录激活活性，对下游基因的不良影响最小。随着对重要TFs的持续挖掘，这种增强TFs活性的策略不仅为我们探索决定TF激活效力的机制提供了视角，而且对于加速基础研究、合成生物学、基因工程和基因治疗的进展也将变得越来越有价值。
华中农业大学园艺林学学院宁国贵教授为该论文的通讯作者，华中农业大学何超超博士（现为浙江省农科院博士后）、梁跃博士后（现为中国农业大学副教授）和陈润洲博士为该文共同第一作者，华中农业大学博士生李润慧，已毕业硕士研究生孙婷婷、杜星、倪晓梅，已毕业博士研究生申玉晓（现就职于河南农业大学），华中农业大学尚均忠副教授，华中农业大学何燕红副教授，华中农业大学包满珠教授，克莱姆森大学罗宏教授，云南省农科院王继华研究员，香港浸会大学廖攀教授，华中农业大学康春颖教授，康涅狄格大学袁耀武教授也参与了本研究工作。本研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金和现代农业产业技术体系建设的支持。
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论文链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koae315
来源： BioArt植物
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