系统鉴定植物转录因子的激活结构域

转录因子（Transcription factors, TFs）在蛋白的基础功能中发挥重要作用【1】，一般认为转录因子有两个结构域，DNA结合结构域和转录激活结构域（Activation domains, ADs）。转录因子通过绑定DNA序列和招募发挥转录激活或抑制功能的分子伴侣发挥作用，转录因子的DNA结合结构域结构保守稳定，研究的也比较深入【2,3】，ADs在结构上倾向于内在无序区域（Intrinsically disordered regions, IDRs），这种序列的三维蛋白结构受不同生理条件影响往往不固定，研究起来比较困难。ADs一般认为富含酸性氨基酸、谷氨酰胺和脯氨酸，但是其序列特性与其功能之间的联系还知之甚少【4】，研究ADs的难点首先是鉴定ADs，植物中通常依靠遗传重组和物种间杂交的策略，耗时而且繁琐。前期有研究报道可以同时鉴定到数十个ADs，但是该方法的特异性不强，无法对某一类转录因子的ADs进行预测研究【5】。

近日，美国杜克大学Lucia C. Strader课题组在Nature杂志发表题为Identification of plant transcriptional activation domains的研究论文，开发了一种高通量鉴定植物转录因子AD结构域的方法(Plant activation domain identification , PADI)，同时发展了一套基于深度学习算法鉴定ADs的规则（Transcriptional activation domain activity, TADA)。

综上所述，该研究利用酵母文库筛选的方法在蛋白水平上鉴定拟南芥TFs的转录激活区ADs，并开发了神经网络可以准确预测ADs同时鉴定招募共激活因子的保守模块。该研究为深入理解植物转录激活活动提供了重要资源，为检测内在无序区域的功能和ADs预测模型提供了框架，伴随着基因编辑技术的发展改进，将极大的推动可调控转录激活的从头设计，为作物性状改良和合成生物学发展助力。

参考文献：

1. Strader, L., Weijers, D. & Wagner, D. Plant transcription factors—being in the right place with the right company. Curr. Opin. Plant Biol. 65, 102136 (2022).

2. O’Malley, R. C. et al. Cistrome and epicistrome features shape the regulatory DNA landscape. Cell 165, 1280–1292 (2016).

3. Galli, M. et al. The DNA binding landscape of the maize AUXIN RESPONSE FACTOR family. Nat. Commun. 9, 4526 (2018).

4. Sanborn, A. L. et al. Simple biochemical features underlie transcriptional activation domain diversity and dynamic, fuzzy binding to Mediator. eLife 10, e68068 (2021).

5. Hummel, N. F. C. et al. The trans-regulatory landscape of gene networks in plants. Cell Syst. 14, 501–511 (2023).

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07707-3