宾夕法尼亚大学凯瑟琳·昂格尔·贝利著 宾夕法尼亚大学的多丽丝·瓦格纳领导的生物学家使用一种实验技术，通过诱导花从植物根部形成，发现了一种蛋白质，这种蛋白质能够使染色质最初松散，从而产生新的蛋白质，使植物呈现不同的形式
学分:宾夕法尼亚大学 细胞并不总是表达它们包含的所有基因
例如，我们基因组中编码眼睛颜色的部分不需要在肝细胞中打开
在植物中，编码花朵结构的基因可以在形成叶子的细胞中被关闭
这些不需要的基因被藏在密集的染色质中，这是一束紧密堆积的含有蛋白质的遗传物质，阻止了它们变得活跃
在《自然通讯》杂志的一项新研究中，宾夕法尼亚大学的生物学家发现了一种蛋白质，这种蛋白质能使植物细胞到达这些原本无法到达的基因，从而在不同的身份之间转换
LEAFY蛋白被称为“先锋转录因子”，它在染色质束的特定部分站稳脚跟，放松结构并招募其他蛋白质，最终使基因首先被转录成核糖核酸，然后被翻译成蛋白质
该研究的资深作者、艺术与科学学院的生物学家多丽丝·瓦格纳说:“给定细胞、组织或条件下不需要的程序被各种染色质修饰有效地关闭，使它们变得永远无法访问。”
“问题一直是，你如何从封闭走向开放？我们发现LEAFY，这种我们已经知道在植物细胞重编程中很重要的蛋白质，是这些先驱转录因子之一，可以说，是迈出了改变细胞程序的第一步
" 佩雷尔曼医学院的佩恩学院成员肯尼斯·扎雷特首先描述了先驱转录因子的特征，他自己的工作研究了动物体内的这些调节蛋白，如肝脏发育过程中的调节蛋白
早在她在宾夕法尼亚大学的时候，瓦格纳就听到了扎雷关于他在这一领域的工作的演讲，并对在植物中寻找相似的因素产生了好奇，因为灵活的基因表达对植物的生存至关重要
事实上，植物必须一直在表达整套不同的基因之间转换
在肥沃的土壤中，它们可能会长出更多的树枝变得更大，而在干旱时，它们可能会表达更多与开花有关的基因，这样它们就可以在屈服之前播种和繁殖
LEAFY蛋白质的结构(红色)使其能够结合到脱氧核糖核酸螺旋上，使其可以被转录成核糖核酸，然后是蛋白质。
荣誉:瓦格纳实验室提供 植物细胞如何决定它们的身份和命运一直是瓦格纳职业生涯开始以来的工作重点，LEAFY也是如此
在博士后的日子里，瓦格纳证明了LEAFY可以重新编程根细胞来开花
“这给了我们一个很好的线索，LEAFY可能有这种‘先锋’活动，但我们必须更仔细地观察来证明它，”她说
为了做到这一点，瓦格纳和他的同事们首先使用分离的蛋白质和遗传物质链来表明LEAFY，尽管不是其他转录因子，与核小体结合，核小体是染色质的亚单位，脱氧核糖核酸缠绕在一组称为组蛋白的蛋白质上。
具体来说，这种结合发生在AP1基因上，AP1基因被LEAFY激活，促使植物开花
为了证实这种联系在生物体内是真实的，研究人员采集了植物的根，并应用了一种能使它们自发开花的化合物
开花时，他们发现LEAFY不仅与AP1强结合，而且结合位点也被组蛋白占据
瓦格纳说:“这告诉我们组蛋白和LEAFY实际上占据了相同的部分。”
此外，他们表明当LEAFY被激活时，染色质结构开始在AP1区开放，这是先驱转录因子的一个关键方面
这种开放是有限的，染色质的完全松散需要几天时间
研究人员发现，很快发生的是LEAFY取代了一个连接组蛋白，创造了一个小的局部开口，也允许其他转录因子进入DNA
尽管先锋转录因子被认为存在于植物中，但这项新工作为LEAFY的这一概念提供了第一个具体的支持
瓦格纳相信还有其他人
“如果有必要，植物可以改变它们的整个身体计划，或者从一小片叶子中产生一整株植物，”她说
“我们预测启动这一过程将需要先驱转录因子
所以植物可能比动物有更多的这些因素
" 在即将到来的工作中，她和她的团队希望更深入地研究LEAFY的这一“开创性”活动之前和之后的过程:有什么限制了它的活动吗？它招募的其他因素是如何完全解开隐藏的基因的？瓦格纳说:“找出这个等式的两边是很好的。”
这些发现在农业和育种中具有重要意义，例如，在农业和育种中，LEAFY已经被用来促进早期开花
随着对植物中先锋转录因子的了解越来越多，瓦格纳可以设想对植物生长和活动的其他方面进行微调，这可以用来帮助作物适应新的环境条件，例如气候变化带来的环境条件
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