Plant Biotechnology Journal | 王旭团队开发植物基因组位点特异结合蛋白鉴定的新方法

近日，联盟成员、北京大学现代农业研究院王旭研究员团队在Plant Biotechnology Journal杂志在线发表了题为dTAPL, A Method That Expedites the Discovery of ProteinsAssociated With Specific Genomic Loci in Plants的研究论文。该研究报道了一种命名为dTAPL的研究工具，用于系统性分离鉴定植物基因组特异位点上的结合蛋白。

基因转录的调控是细胞功能的基础，这一过程通过调控因子与基因上特定调控元件的动态互作来实现。在生物体内鉴定调控因子与基因组位点之间的互作，对于破译基因转录调控的规律至关重要。染色质免疫沉淀（ChIP）是目前捕获蛋白质-染色质/DNA复合物最广泛使用的方法，该方法可结合高灵敏度质谱（MS）技术对蛋白质进行鉴定。由于ChIP技术依赖于识别特定蛋白质而非DNA的抗体，因此通过ChIP-MS获得的数据不具有DNA位点特异性。如何在体内分离DNA特定位点区域并鉴定与其结合的蛋白质，仍是目前亟待解决的技术难题。近几年，在动物中陆续建立了基于CRISPR/dCas9和蛋白邻近标记技术的DNA特异结合蛋白的分离鉴定方法，但植物中尚未见此类工具的研究报道。

此次发表的研究论文报道了一种基于CRISPR/dCas9-TurboID的融合系统（dTAPL），通过整合CRISPR/dCas9的基因组靶向系统和TurboID催化的蛋白邻近标记技术，实现了对植物细胞特定基因组位点上结合蛋白质组的解析。研究人员将该系统成功应用于烟草和辣椒中，并在烟草中解析了八氢番茄红素脱氢酶（PDS）基因的启动子结合蛋白质组，发现并鉴定了多个未知的PDS基因表达调控因子。dTAPL系统既可以用于植物瞬时表达实验，也可以用来创制稳定的转基因植株。此外，已有许多研究报道表明CRISPR/dCas9在植物细胞中通过设计特定的guide RNA能够实现多种DNA元件的靶向定位，如启动子、转录增强子、转座子、端粒和着丝粒。由此可见，dTAPL技术也可适用于分离鉴定上述多种重要DNA元件的结合蛋白质组。综上，dTAPL技术实现了在植物体内识别重要DNA元件并分离鉴定与该元件结合的调控因子，有望加速植物基因转录调控机制的解析。

王旭研究员为该论文的通讯作者，云南大学黄立钰教授与新疆农科院杨生保研究员为共同通讯作者。王旭团队副研究员张帆为第一作者，博士后朱腾飞和已毕业硕士研究生彭聪归为共同第一作者。该研究得到了泰山学者青年专家项目、山东省海外优青项目和国家自然科学基金项目的资助。