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责编 | 王一
DNA双链断裂(double strand breaks, DSB) 是最为严重的DNA损伤形式。当DSB发生时，损伤位点附近的组蛋白变体H2A.X将迅速磷酸化为γ-H2A.X，通过招募特异性蛋白，引发DNA损伤修复响应 (DNA damage response, DDR)。虽然γ-H2A.X触发DDR的分子机制在动物和酵母中已经被广泛揭示，但植物γ-H2A.X的阅读蛋白到目前并未有报道。
近日，复旦大学生命科学学院朱炎团队在Nature Communications上发表了题为Arabidopsis γ-H2A.X-INTERACTING PROTEIN participates in DNA damage response and safeguards chromatin stability的研究论文。研究人员筛选出一个特异性结合γ-H2A.X的阅读蛋白，并将其命名为XIP(γ-H2A.X-interacting protein)。研究发现，XIP通过其C端的dual-BRCT-like domain结合γ-H2A.X，参与植物细胞对DSB的应答，并通过结合重组酶RAD51介导DSB修复的重要途径同源重组(homologous recombination)的发生，有助于染色质的稳定。
研究人员首先通过设计磷酸化和非磷酸化的H2A.X C-terminus特异性肽段，利用peptide-pulldown-MS实验筛选到了拟南芥特异性结合磷酸化H2A.X(即γ-H2A.X)的蛋白XIP。二者的蛋白结合通过体外pulldown及体内immuno-staining实验进一步被验证 (图1)。
图1. XIP被鉴定为γ-H2A.X的特异性结合蛋白。
为了研究XIP的功能，研究人员鉴定获得了xip的突变体材料并构建了转基因植物互补材料。研究发现，缺乏XIP的幼苗表现出更小的分生组织，生长受到抑制，DNA碎片更多，对DSB诱导的处理具有更高的敏感性，细胞死亡更明显。RNA-seq结果显示XIP的功能丧失导致了广泛的转录组异常，很大程度上模仿了野生型植物在复制胁迫或基因毒性胁迫下的转录组变化。在基因毒试剂博来霉素处理后，大量DSB修复相关基因在xip突变体中不能被有效地充分激活，表明XIP在DNA损伤修复过程中发挥着重要作用。
此外，研究人员通过pulldown-MS进一步筛选XIP自身的结合蛋白，以期深入了解XIP在DDR过程中发挥作用的机制。研究发现并验证了XIP与同源重组的关键重组酶RAD51的结合。与此相应的，DSB诱导试剂处理后的体细胞同源重组频率在xip突变体显著下降。作者提出γ-H2A.X的阅读蛋白XIP通过结合RAD51，促进同源重组的发生，推动DSB修复，维持基因组的完整性 (图2)。
图2. XIP参与植物DSB应答的分子机制的模型
复旦大学生命科学学院在读博士生樊天谊、博士后康惠嘉、吴迪硕士为本文共同第一作者。朱炎副教授为独立通讯作者。生命科学学院黄林老师参与了本项研究工作，为本文提供了重要的蛋白（磷酸化修饰）质谱分析。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-022-35715-2
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