叶绿体不仅是光合作用的核心细胞器，也被视为细胞内的“胁迫感受器”。当叶绿体蛋白稳态失衡时，例如负责清除受损蛋白的Clp蛋白酶功能受损，叶绿体会向细胞核传递“求救信号”，诱导核基因表达重编程以缓解胁迫。这一过程被称为叶绿体到细胞核的逆向信号。然而，一个关键科学空白尚待阐明：来自细胞器的胁迫信号最终如何被整合至染色质层面的转录调控？换言之，叶绿体发出“异常信号”后，细胞核内何种因子将该信号传递至转录调控层面，此前仍不清楚。
中国科学院植物研究所杨文强研究团队从一个条件依赖性ClpP1突变体入手开展研究并取得进展。ClpP1缺失导致叶绿体蛋白稳态破坏，进而抑制细胞生长，甚至引起细胞死亡。研究人员对ClpP1突变体进行大规模遗传抑制子筛选，以寻找失活后能够缓解“叶绿体蛋白稳态崩溃”突变体生长缺陷的基因，并鉴定到一个染色质调控因子—组蛋白去乙酰化酶HDAC1/2。研究发现，HDAC1/2缺失可缓解ClpP1缺失引起的生长抑制，并降低细胞死亡率，表明HDAC1/2参与调控叶绿体蛋白稳态破坏后的胁迫信号。
进一步表型分析显示，HDAC1/2缺失细胞不仅对ClpP1突变体具有更强耐受性，对高光、氧化胁迫、内质网胁迫以及叶绿体翻译抑制也表现出更强的耐受性。上述胁迫条件均伴随细胞内H₂O₂水平升高和HDAC1/2蛋白积累增加，暗示H₂O₂可能是这些不同胁迫共同的上游信号，而HDAC1/2则是该信号通路中的关键节点。
转录分析进一步发现，HDAC1/2缺失会削弱细胞对ClpP1突变体的转录响应，尤其影响光合作用、氧化还原稳态、DNA代谢、细胞周期调控和ROS清除相关基因的表达。同时，HDAC1/2缺失细胞中组蛋白H4乙酰化水平升高。上述结果暗示当叶绿体蛋白稳态被破坏时，H₂O₂等信号可能通过影响HDAC1/2，改变染色质上的组蛋白乙酰化状态，进而重塑核基因转录程序，协调细胞整体胁迫响应。综上，本研究鉴定HDAC1/2为连接细胞器蛋白稳态信号与核表观遗传调控的重要调控因子，并提示H₂O₂介导的信号途径可能通过染色质重塑参与细胞胁迫响应的协调。
该研究成果于11月12日在线发表于The Plant Cell。植物所助理研究员潘俊廷、已出站博士后邢家乐（现就职于中国中医科学院）和在读博士研究生张春阳为论文共同第一作者，杨文强研究员为通讯作者。中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所陈辉副研究员、中国农业大学李继刚教授、内蒙古大学钱伟强教授和瑞士日内瓦大学Jean-David Rochaix参与了相关研究工作。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和山东省自然科学基金等资助。
文章链接：
https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koag346/9036203?searchresult=1
（光生物学实验室供稿）
HDAC1/2通过组蛋白H4去乙酰化整合衣藻叶绿体逆向胁迫信号并调控多重胁迫响应
