[发明专利]在真核生物体中改变温度感知的方法和组合物

说明书

技术领域

含有H2A.Z的核小体能够介导真核生物中的感温应答（thermosensory response），且对H2A.Z进行修饰会改变这类应答。

背景技术

固着生物体（如植物）不断地感知环境条件以调节它们的生长和发育。温度随昼夜和季节变化，昼夜性温度变化对生物钟的调控十分重要（Michael et al.,2008;Salome and McClung,2005），而季节性的温度变化能够提供繁殖时期的信息(Heggie and Halliday,2005;Samach and Wigge,2005;Sung and Amasino,2005)。温度极值（Extremes of temperature）是对植物的重要胁迫（stress），并且是限制全球植物分布的一个主要因素(Mittler,2006)。植物对温度微小变化的敏感性以在过去的100年里由于气候变化导致的花期的显著变化(Fitter and Fitter,2002)和野生植物分布发生的显著变化(Kelly and Goulden,2008;Lenoir et al.,2008;Willis et al.,2008)为重要标志。在未来100年里，预计全球平均温度和温度极值的增长会比迄今为止的增长更加显著，这意味着未来会对野生植物和农作物产生重大的损害。

如果植物想要存活到下一代，它们就必须不断地应答环境变化，同时维持发育和生长过程。温度和光的信号必须正确地汇集为复合网络（complex network）才能通过营养生长和生殖生长成功地完成发育。温度可被看作是一种在发育过程中提供“诱导”信号和“维持”信号的环境因素。它能够促进发育进程，如种子休眠解除（seed dormancy release）、发芽、春化和开花。因此，需要能够控制植物是如何感知温度的。生物体特别是农作物植物对温度的应答通常是有害的，并且这种应答的定向改变可以提高农作物的产量、质量和可预见性（predictability）。例如，小麦和水稻的籽粒灌浆（grain-fill）对高温是特别敏感的。在发育籽粒中防止热休克应答（heat shock response）可以保护籽粒的组成和数量免受高温胁迫应答的干扰。高温胁迫应答已经被选择用于进化和育种中以使胚胎最大限度地存活，但是这些应答对籽粒质量是不利的。这已是小麦和水稻在炎热的夏季产量降低的主要因素，并且这些问题将会随着未来气候变化而更加严重。

此外，当暴露在高温或低温下时，许多农作物会过早地开花或者结实（如甜菜、生菜、洋葱、卷心菜和西兰花），这是农作物减产的主要因素。需要特别地控制这些农作物对温度的开花应答。而且，降低温度敏感性能够使农作物更均衡地发育，这很重要，因为它能够使农民可靠地计划收成并优化农作物的产量和质量。此外，许多有害的真核微生物利用温度感知作为信号来诱导致病，例如，荚膜组织胞浆菌(Histoplasma capsulatum)和白色念珠菌(Candida albicans)（Nguyen and Sil,2008）。选择性干扰这些生物体的温度感知能力能够提供防止致病的方法。

真核生物温度感知是一个尚未被完全理解的复杂过程。在植物中，涉及温度感知的因素包括钙信号传导（calcium signalling），而且已知低温可以改变膜流动性。

真核细胞核内的遗传信息组织在高度保守的结构聚合物即核染色质中，所述核染色质支持和控制基因组的重要功能。核染色质的基本单元是核小体，核小体包括缠绕在组蛋白八聚体周围的DNA。核心组蛋白H2A、H2B、H3和H4具有高度结构化的参与核小体内的组蛋白-组蛋白相互作用的核心区域，以及延伸到核小体核心外的非结构化的N-和C-端尾部，它们同其它核小体和非组蛋白蛋白质相互作用。这些尾部会受到许多翻译后修饰，例如，乙酰化、甲基化、磷酸化和泛素化。DNA组织成核染色质会抑制需要DNA作为模板的所有过程，例如，复制、转录、重组和修复。可以通过许多机制来操纵核染色质的结构和组成以促进这些事件。这些机制包括组蛋白的翻译后修饰。这些修饰能够改变核小体内和核小体之间的DNA-组蛋白的相互作用，并且由此影响更高级的核染色质结构。调节核染色质结构的另一个机制可以通过多亚基ATP-依赖性核染色质重塑复合物（multisubunit ATP-dependent chromatin remodelling complexes）来实现。