景傑生物 | 報道
組蛋白賴氨酸的翻譯後修飾是表觀遺傳學密碼的重要組成部分，它們動態地調節染色質的結構和功能，影響基因表達活性，參與生物體的環境適應性調控。
賴氨酸醯化修飾家族
（Acylation）包含了乙醯化、丙醯化、琥珀醯化、2-羥基異丁醯化等在內的10餘種修飾種類。該家族的不同成員在多種重要生物學過程中的參與作用也成為了近些年的生物學領域研究熱點之一。
賴氨酸2-羥基異丁醯化修飾
（Lysine 2-hydroxyisobutyrylation；
Khib
）於2014年被首次鑑定［1］。是一種較高丰度的翻譯後修飾型別，在原核生物和真核生物中廣泛存在，與糖代謝、氨基酸合成、糖酵解等生物學過程密切相關，逐漸成為表觀遺傳、代謝調控領域的研究熱點。
在植物領域，最新的研究從新的視角揭示了Khib修飾在小麥、水稻重要病原稻麴菌中發揮關鍵的調控作用
［2、3】，為了解該修飾的具體生物學功能提供了助力。
2021年6月24日，
湖北醫藥學院張勇洪
、
三峽大學周超
、
江漢大學劉小云
等課題組在國際知名期刊
Nucleic Acids Research
線上發表了題為“Functional interplay of histone lysine 2-hydroxyisobutyrylation and acetylation in Arabidopsis under dark-induced starvation”的合作研究論文。該研究
系統地針對菸草、擬南芥、水稻、玉米等多個植物物種進行了組蛋白賴氨酸2-羥基異丁醯化研究，並首次完整展示了模式植物擬南芥組蛋白Khib修飾譜
，揭示了組蛋白2-羥基異丁醯化修飾參與碳水化合物代謝和植物逆境適應性的作用機制。
據悉，湖北醫藥學院
鄭蘭蘭
博士和
李琛
博士為論文的共同第一作者。江漢大學
劉小云
、三峽大學
周超
和湖北醫藥學院
張勇洪
為共同通訊作者。河南大學
胡築兵
教授和陝西師範大學
王國棟
教授等研究者參與研究。
景傑生物
為該研究提供2-羥基異丁醯化修飾抗體（PTM-801）及修飾組學定量技術支援。
為了研究組蛋白賴氨酸2-羥基異丁醯化是否廣泛存在於植物中，研究者從擬南芥、菸草、水稻和玉米幼苗中分離了總組蛋白並進行了免疫印跡分析。結果表明
組蛋白 Khib 是植物中保守的表觀基因組標記。
為了探究組蛋白Khib在擬南芥染色質中的作用，研究人員
透過Khib修飾組學定量技術，鑑定到41個擬南芥組蛋白Khib的修飾位點。
進一步使用抗 Khib 抗體進行ChIP-seq分析發現，Khib修飾在基因組中廣泛分佈。35%的蛋白編碼基因被Khib修飾，且主要集中轉錄起始區域。
圖、擬南芥組蛋白Khib修飾的鑑定
研究進一步分析發現，組蛋白Khib與Kac存在相關性，其中H3K23ac修飾與Khib在基因上分佈模式非常類似。分析表明組蛋白Khib與H3K23ac協同促進基因表達。最後，聯合轉錄組、代謝組以及ChIP-qPCR等分析發現，
組蛋白Khib和H3K23ac透過影響澱粉和蔗糖代謝以及苯丙素合成途徑的關鍵代謝基因活性和產物水平，進而微調植物對暗誘導飢餓脅迫的適應性。
此外，遺傳學和生化資料提示擬南芥組蛋白去乙醯化酶（histone deacetylase）HDA6和HDA9具備Khib修飾去活性酶功能。
圖、組蛋白Khib和H3K23ac調控光暗適應性反應機制
本研究
運用基於質譜的2-羥基異丁醯化修飾定量技術，系統分析了擬南芥中組蛋白Khib位點的全基因組分佈模式，並進一步研究了它與乙醯化（Kac）在暗誘導飢餓脅迫下的變化及對代謝關聯基因、代謝產物含量的動態影響
，揭示了組蛋白 Khib 和 H3K23ac在植物應激反應期間影響細胞代謝過程的作用機制。本研究探討了表觀修飾與植物碳水化合物等能量代謝的新機制，豐富了表觀調控植物適應性的內容。