生物通报道：近日，国际重要学术期刊《PNAS》在线发表了英国John Innes Centre和中科院武汉植物园关于植物非编码转录本的最新研究成果“Antisense-mediated FLC transcriptional repression requires the P-TEFb transcription elongation factor”。

中科院武汉植物园植物种质创新与特色农业重点实验室的汪志伟（Zhi-Wei Wang）博士和John Innes Centre的吴柘博士（Zhe Wu）为本文的共同第一作者。汪志伟博士2006年博士毕业于华中农业大学，2010年9月至2013年2月为John Innes Centre Caroline Dean实验室博士后、访问学者，主要从事植物重要功能基因的分子解析及分子进化研究，以第一作者身份在PNAS、Journal of Experimental Botany、Theoretical and Applied Genetics和Molecular Breeding等国际重要学术期刊发表论文多篇。本文通讯作者Caroline Dean为英国皇家科学院院士、德国科学院院士及美国科学院外籍院士，其研究小组在去年发表《Science》论文，破译了植物开花时间的秘密，2012年连续发表2篇《Science》论文。

在这项研究中，研究人员通过分析拟南芥（Arabidopsis thaliana）FLOWERING LOCUS C （FLC，一个重要的开花时间调控基因）的表达调控，探究了特定反义转录本在基因调控中的作用。FLC的表达受控于多个遗传途径；一些遗传途径之间功能并行而另外一些遗传途径则表现功能拮抗。FRIGIDA（FRI）可上调FLC的表达，使植物以营养体的方式度过冬天。一定时间的低温处理即春化作用可以表观沉默FLC的表达。春化作用可以反转FRI的功能，促使拟南芥的某些晚花生态型和晚花突变体提前开花。与春化作用一起抑制FLC表达的是自主途径。

最初通过筛选特异影响开花时间的突变体揭示出自主途径，但是随后证实该途径能够调节拟南芥基因组中的许多其他靶位点。自主途径含有许多组成因子：RNA结合蛋白FCA、FPA和FLK，RNA 3’处理因子FY、CstF64和CstF77，组蛋白3赖氨酸4（H3K4）脱甲基酶FLD，MSI1（ira1的多拷贝抑制因子）的同源物FVE和同源结构域蛋白LUMINIDEPENDENS（LD）。这些因子与FLC位点一组反义转录本（COOLAIR）的选择性加工关联，同时伴随FLC位点的染色质修饰。FCA、FY和FPA可促进近端COOLAIR的多聚腺苷化、FLC位点中FLD依赖的H3K4me2去甲基作用和FLC低水平转录。它们的缺失，可引起远端COOLAIR的多聚腺苷化，增加FLC位点H3K4的甲基化和FLC的高水平表达。虽然，近期研究发现在COOLAIR启动子和第一外显子区存在的R环对COOLAIR具有转录调控作用，但是COOLAIR加工怎样调控FLC转录尚未彻底了解。

为了深入了解调控FLC的正义-反义机制，研究人员进行了抑制子突变研究，并筛选出了CDKC;2。这个蛋白是正向转录延伸因子b（P-TEFb）的一个激酶亚基。P-TEFb调节转录延伸和mRNA，同时整合组蛋白修饰、pre-mRNA加工和mRNA输出。前人研究表明CDKC;2参与控制开花时间和植物病毒感染，并剪接体具有共同的核定位特征。

这项研究表明，CDKC;2影响RNA聚合酶II（Pol II）C末端的磷酸化。进一步构建表达载体，探讨了CDKC;2对FLC和COOLAIR转录的影响。结果表明，cdkc;2特异地减少COOLAIR的转录，从而中断COOLAIR介导的抑制机制，进而间接地上调FLC的表达，在内源环境中，由于基因正义和反义转录的反馈机制，又会间接增加COOLAIR的表达。这种正义-反义转录的相互作用，加上不同启动子对P-TEFb的敏感性存在差异，在定量调控FLC表达过程中发挥重要作用。（生物通：王英）

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生物通推荐原文摘要：
Antisense-mediated FLC transcriptional repression requires the P-TEFb transcription elongation factor
Abstract: The functional significance of noncoding transcripts is currently a major question in biology. We have been studying the function of a set of antisense transcripts called COOLAIR that encompass the whole transcription unit of the Arabidopsis floral repressor FLOWERING LOCUS C (FLC). Alternative polyadenylation of COOLAIR transcripts correlates with different FLC sense expression states. Suppressor mutagenesis aimed at understanding the importance of this sense–antisense transcriptional circuitry has identified a role for Arabidopsis cyclin-dependent kinase C (CDKC;2) in FLC repression. CDKC;2 functions in an Arabidopsis positive transcription elongation factor b (P-TEFb) complex and influences global RNA polymerase II (Pol II) Ser2 phosphorylation levels. CDKC;2 activity directly promotes COOLAIR transcription but does not affect an FLC transgene missing the COOLAIR promoter. In the endogenous gene context, however, the reduction of COOLAIR transcription by cdkc;2 disrupts a COOLAIR-mediated repression mechanism that increases FLC expression. This disruption then feeds back to indirectly increase COOLAIR expression. This tight interconnection between sense and antisense transcription, together with differential promoter sensitivity to P-TEFb, is central to quantitative regulation of this important floral repressor gene.

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