表观遗传机制能修复植物的逆境损伤
植物是我们生态系统中不可分割的一部分，无论是净化空气质量还是在食物链中提供关键的食物来源，植物都是主要贡献者。但是，由于自然灾害和人为污染，植物不断受到各种环境压力的影响。了解植物的相对脆弱性和潜在的压力承受能力，有助于我们了解其在我们生态系统中的地位，以及我们可采取的保护措施。
保护植物遗传物质对保证植物的生存和繁殖至关重要。不仅要保护序列本身，还要保护遗传物质获得复制的途径。没有这一点，生物体就无法自我修复，也无法对环境变化作出反应，从而降低它们承受压力的能力。东京大学（Tokyo university）的Professor Sachihiro Matsunaga团队试图了解表观遗传机制在帮助修复受损DNA方面的作用。
拟南芥是生物学研究中常用的模式生物，尽管它不直接用于农业，但多亏了这种模式植物，我们知道醋可能有助于表观遗传保护作物免受干旱的破坏。Matsunaga教授和他的团队先前已经确认拟南芥中的RAD54是一种对染色质重塑特别是同源重组（HR）重要的蛋白质。通过HR过程，正常损伤的基因序列部分被打破，所有细胞都受到了纠正，保持了基因组的稳定性。然而，HR要求改变与染色质结合的DNA，使DNA可用到这些纠正过程中。这是染色质重塑，也是该团队的主要关注点。Matsunaga教授和他的团队希望进一步了解RAD54是如何招募和分离的。他们已经发现，RED54倾向于在植物损伤部位积累，所以他们现在想知道这种蛋白质积累的功能是什么？
研究小组通过免疫共沉淀法和质谱法从植物标本中分离出蛋白质。这揭示了RAD54作用机制的一些细节：RAD54在DNA断裂或其他损伤部位与组蛋白去甲基化酶LDL1相互作用。LDL1特异性地去甲基化H3 (H3K4me2)中的第4赖氨酸，H3是染色质中发现的四种组蛋白之一，因此LDL1的缺失导致DNA损伤位点RAD54的增加。在LDL1缺陷的LDL1突变体中，RAD54过量积累并阻塞HR。这意味着LDL1-RAD54的相互作用对拟南芥等植物HR的成功至关重要。
Matsunaga教授对他的研究的重要性作了一个极好的总结。他说：“与动物不同，植物是静止的，因此更容易受到环境压力的影响，如高温、干燥、病原体、寄生虫和恶劣的土壤条件。因为它们是静止的，不能逃离压力源，植物必须能够承受损害并有效地自我修复以保持健康。这些压力通过引起DNA损伤来抑制植物的发育和生长。因此，有效的DNA损伤反应是保证植物生长和存活的关键。我们的研究揭示了一种可能的表观遗传调控机制，可以改善植物的DNA的损伤反应。”
Source: Takeshi Hirakawa et al. (2019) LSD1-LIKE1-Mediated H3K4me2 Demethylation Is Required for Homologous Recombination Repair. Plant Physiology.
Reference Tokyo Univ. of Science Scientists crack the code to improve stress tolerance in plants. Media Relations Tokyo Univ. of Science. 2 Aug. 2019. Web.