Nature | 冯小琦/李丕合作揭示开花植物精细胞染色质凝缩新机制

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在大多数动物中，精子染色质经历了大量的凝结，这对雄性生育能力是必不可少的。在动物精子成熟过程中，几乎所有的组蛋白都被小的富含精氨酸的鱼精蛋白所取代，这有利于DNA的紧密包装。例如，在哺乳动物精子中，组蛋白只保留在基因组的5 - 15%，而组蛋白携带的大部分调控信息丢失。从组蛋白中解开DNA需要DNA链断裂，在这个过程中可以观察到大量的DNA链断裂。此外，鱼精蛋白阻止转录。鱼精蛋白的极致染色质压实保护了基因组的完整性不受基因毒性因素的影响，并实现了一个小的和水动力的精子头，增强了游泳能力。

精子染色质通常被鱼精蛋白转化为一个紧凑的和转录不活跃的状态。开花植物的精子细胞缺乏鱼精蛋白，但它们有转录活性小的细胞核，染色质通过一种未知的机制浓缩。

2022年11月2日，英国约翰英纳斯中心冯小琦与清华大学李丕龙合作在Nature 杂志在线发表标题为“Histone H2B.8 compacts flowering plant sperm via chromatin phase separation”的研究论文，该研究表明组蛋白变体H2B.8在拟南芥中介导精子染色质和核凝结。H2B.8的缺失导致精子核增大，染色质分散，而在体细胞中异位表达产生较小的细胞核，染色质聚集。这一结果表明H2B.8足以使染色质凝结。

H2B.8聚集在转录不活跃的富含AT的染色质中形成相分离的凝聚体，促进核压实而不降低转录。互交杂交表明h2b.8基因突变减少了雄性遗传，这表明h2b.8介导的精子压实对生育能力很重要。总之，这项研究揭示了一种通过未表达染色质的全局聚集而形成的核压实新机制，提示H2B.8是开花植物的进化创新，它实现了与活性转录兼容的核凝结。

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