科学家揭示MED25在调控果实成熟中的机制作用

肉质水果是人类饮食的重要组成部分。它们提供维生素、类胡萝卜素、类黄酮和其他促进健康的营养物质。由于果实的大部分营养和感官品质性状是在成熟期决定的，阐明果实成熟的分子机制对提高果实品质具有指导意义。

中国科学院遗传与发育生物学研究所李传友研究员课题组揭示了Mediator亚基MED25调控果实成熟的机制。

果实成熟是一个复杂且高度协调的过程，依赖于众多成熟相关基因的协同表达，最终导致果实颜色、质地、香气、风味等品质属性发生广泛变化。因此，从某种意义上说，果实成熟是一种精心策划的转录重编程。

根据成熟过程中的呼吸和乙烯产生模式，果实可分为跃变型果实和非跃变型果实两类。在番茄(Solanumlycopersicum)中，一种典型的跃变型水果中，乙烯被认为是调节水果成熟的关键信号。EIN3/EIN3-LIKE1-4(EIL1-4)的沉默作为乙烯途径的主要调节剂，导致番茄出现严重的非成熟表型。

除了ETHYLENE-INSENSITIVE3(EIN3)/EIN3-LIKE(EIL)，番茄中还鉴定出大量与成熟相关的转录因子，包括RIPENINGINHIBITOR(RIN)、NON-RIPENING(NOR)、COLORLESSNON-RIPENING(CNR)和FRUITFULL1(FUL1)。目前尚不清楚这些转录因子之间的关系以及它们如何将调节信号传递给RNA聚合酶II(PolII)通用转录机制以引导后者转录成熟相关基因。

在这项研究中，李教授的团队揭示了MED25与EIL转录因子发生物理相互作用，从而将乙烯信号传递给PolII机制以控制与成熟相关的基因表达。

他们发现MED25敲低导致与成熟相关的缺陷，类似于在EIL-RNAi水果中观察到的缺陷。一系列生化实验证明MED25与EIL相互作用。

RNA-seq分析显示EIL和MED25共同调节超过5,000个成熟相关基因并对它们的表达产生相似的影响。这些结果表明MED25与EIL蛋白形成转录复合物以调节成熟相关基因的表达。

然后，他们证明EIL1–MED25模块通过启动子结合来调节成熟相关调节基因和结构基因的表达。一方面，它直接调控一些结构基因的表达。另一方面，它与下游的转录调控因子(如RIN、NOR、CNR和FUL1)形成分级转录级联，调控某些结构基因的表达。

他们还证明，EIL1–MED25模块与其下游调节器形成正反馈回路和负反馈回路，以在成熟过程中维持乙烯稳态。

这些发现促进了我们对成熟调控的理解，并对未来提高水果质量产生了影响。