索尔克研究所的科学家们发现，YAF9B蛋白是植物体内一种特殊的DNA修复系统的一部分。他们的研究表明，这种分子反应旨在保护分生组织，而分生组织负责根、茎和叶的形成。这一发现有助于解释植物如何在阳光、辐射、干旱和土壤胁迫等持续损伤下维持基因组的稳定性。
该研究采用 拟南芥（Arabidopsis thaliana） 科学家以YAF9A和YAF9B两种染色质阅读蛋白为模型，发现它们在DNA双链断裂修复中发挥作用。DNA损伤后，只有YAF9B被激活。尽管如此，YAF9A和YAF9B都参与了修复过程，包括通过同源重组修复途径，该途径以其更高的精确性而闻名。
功能差异
该研究指出这两种蛋白质的功能存在差异。YAF9A 在植物体内广泛发挥作用。YAF9B 则似乎是一种更为特化的因子，集中分布于富含植物干细胞的组织中。这些组织能够产生新的营养结构。因此，在这些区域激活 YAF9B 可能提高生长区域修复成功的几率。
植物DNA被包裹在染色质中，染色质是由DNA与组蛋白结合形成的结构。这种结构使基因组保持紧凑，但也阻碍了修复蛋白接近受损位点。根据索尔克研究所的研究，YAF9B有助于打开染色质，促进修复机制的募集。
YAF9B的调控依赖于转录因子SOG1。研究表明，YAF9B在正常条件下表达水平较低，但在γ射线照射后表达显著上调。这种上调在sog1-1突变体中消失。启动子和报告基因的实验也表明，DNA损伤后，YAF9B在分生组织中的表达需要SOG1连接的顺式调控元件。
强度更大
在能引起双链断裂的试剂（例如γ射线和博来霉素）存在的情况下，YAF9B的反应更为强烈。紫外线C辐射、顺铂、羟基脲、低温、盐和高温对其表达几乎没有或完全没有诱导作用。在所评估的条件下，YAF9A保持了类似的表达模式。
科学家们还观察到这些蛋白质对修复的直接影响。YAF9A 和 YAF9B 同时发生突变的植株在暴露于 100 戈瑞的伽马射线后，真叶畸形或缺失的情况更为严重。该检测方法用于测量顶端分生组织中累积的损伤。补充了功能性 YAF9A 或 YAF9B 的菌株可以减少观察到的缺陷。
在以同源重组为重点的实验中，YAF9A 和 YAF9B 并未完全相互补偿。简单的 yaf9a 和 yaf9b 突变体在 GUS 报告基因中均表现出修复率降低。该结果表明，它们在这些高保真度通路中发挥着不可替代的作用。
分子分析
分子分析揭示了另一处差异。YAF9A 与染色质重塑复合物 NuA4 和 SWR1 相关，而 YAF9B 则与 NuA4 复合物相关。因此，该研究确定了 NuA4 的一个变体与植物 DNA 损伤相关。研究人员表示，这是 NuA4 与植物双链断裂修复之间首次建立联系。
数据也排除了仅基于基因调控的解释。Yaf9a 和 yaf9b 突变体对 DNA 损伤的转录反应正常，但在修复实验中表现出缺陷。这表明这些蛋白在修复过程中发挥直接作用，而不仅仅是对基因表达的间接影响。
YAF9B 的 YEATS 结构域发挥了关键作用。该结构域能够识别组蛋白上的标记。在特定实验中，该结构域关键残基发生突变的突变体无法恢复染色质修复功能。这一结果表明，该蛋白的染色质读取功能与基因组稳定性密切相关。
这项发现对基因编辑具有潜在意义。在植物中，基于 CRISPR 的方法通常会触发快速修复途径，但这些途径容易出错。了解天然的高保真修复机制有助于指导未来更精确的基因插入或替换策略。
更多信息请访问 doi.org/10.1073/pnas.2612171123
