中国农大何群课题组发现过氧化氢酶基因cat-3表达调控新机制

随着细胞内新陈代谢、酶促反应等生命活动的进行，电子传递过程中一些电子渗漏并加在分子氧上，使一部分氧化活性相对稳定的分子氧逐级转化为氧化活性极高的活性氧（reactive oxygen species，ROS）。活性氧种类繁多且氧化活性极强，细胞内过量积累的活性氧会对细胞器内大分子物质产生不可逆的氧化损伤，严重的甚至导致细胞死亡。因此为了维持细胞体内活性氧的稳态平衡并将活性氧的消极影响降到最低，好氧生物进化出了完善的活性氧清除系统。在粗糙脉孢菌中，CAT-3是清除活性氧的重要酶类之一，其调控机制并不清楚。

2019年10月2日，Environmental Microbiology杂志在线发表了中国农业大学生物学院何群教授课题组题为“The Neurospora RNA polymerase II kinase CTK negatively regulates Catalase expression in a chromatin context dependent manner.”的研究论文，报道了CTK激酶复合体对cat-3基因的表达调控机制。

该文章表明，粗糙脉孢菌CTK复合体可通过影响cat-3基因附近的染色质修饰状态及基因区域染色质结构参与cat-3基因的表达调控。CTK复合体三个亚基的缺失突变体ctk-1^KO、ctk-2^KO和ctk-3^KO对过氧化氢胁迫的抗性均显著升高，相应地cat-3和cat-1基因的转录和蛋白的酶活都显著升高。进一步研究发现，CTK复合体对于cat-3和cat-1基因的表达调控依赖于催化亚基CTK-1的激酶活性。ChIP实验结果表明，在ctk-1^KO中，cat-3基因区域的RNAPII CTD Ser2磷酸化修饰水平显著降低，这导致甲基转移酶SET-2在该区域的募集和组蛋白H3K36me3修饰水平降低，进而致使cat-3基因区域乙酰化水平升高，转录激活因子CPC1在cat-3的启动子及基因区域募集升高，从而导致基因表达水平提高。这些结果有利于人们更加透彻的理解CTK复合体、SET-2和H3K36me3修饰的生物学功能，为粗糙脉孢菌及其他物种受诱导基因的精确调控提供借鉴作用。

 中国农业大学博士生段佳斌为本文的第一作者。农业生物技术国家重点实验室何群教授为本文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金的经费支持。

The Neurospora RNA polymerase II kinase CTK.pdf