PcG（Polycomb Group）家族蛋白是真核生物發育過程中的關鍵調控因子，主要通過組蛋白修飾機制調節基因轉錄。其中，多梳抑制復合物1（PRC1）和2（PRC2）分別催化組蛋白H2A的單泛素化（H2Aub）和組蛋白H3第27位賴氨酸的三甲基化（H3K27me3）。值得注意的是，盡管PRC2的核心組分及其在基因抑制中的功能在不同物種間高度保守，PRC1的組分則表現出較高的多樣性，且H2Aub的具體作用機制尚需進一步闡明。此外在擬南芥中，RING1A/B與BMI1A/B/C均表現出H2Aub催化活性，這一特征與動物中的催化機制存在明顯差異。

2025年12月29日，基因功能研究與操控全國重點實驗室、北京大學現代農學院、北京大學-清華大學生命科學聯合中心周岳課題組在The Plant Cell上發表了題為“RING1 and BMI1 catalytic activities play distinct roles in plant PcG-mediated gene regulation”的研究論文。該研究通過構建RING1與BMI1的酶活突變體，系統探討了這兩類蛋白本身及其催化活性在調控不同靶基因中的功能差異。

周岳課題組首先對RING1A和BMI1B蛋白中負責催化功能的RING結構域進行定點突變，發現在表達相應酶活突變體的轉基因植株中，H2Aub整體水平顯著降低。進一步通過Pull-down、BiFC及Co-IP等實驗，評估了RING1A與BMI1B及其突變體與關鍵互作蛋白之間的結合能力，證實催化活性的喪失并未影響其與PRC1相關組分LHP1、PRC2核心蛋白CLF以及其他表觀因子AL6之間的相互作用。與表達野生型RING1A和BMI1B的轉基因植株相比，表達酶活突變體的擬南芥中H3K27me3水平下降，并伴隨明顯的發育異常表型。這一結果不僅證實了H3K27me3修飾對H2Aub的依賴性，也表明RING1A與BMI1B通過其催化活性在植物生長發育調控中發揮關鍵作用。

基于ring1ab和bmi1abc突變體及其酶活突變體（ring1ab/RING1A4M-FLAG和bmi1abc/BMI1B4M-FLAG）的H2Aub和H3K27me3 ChIP-seq數據，進一步對受RING1A和BMI1B調控的修飾目標基因進行了系統分類與功能解析。在H2Aub與H3K27me3共定位的基因中，約75%受到RING1與BMI1的共同調控，其中BMI1在維持修飾水平和抑制基因表達方面貢獻更為突出。研究還發現，RING1和BMI1能夠通過獨立于其催化活性的機制，參與部分基因位點上PRC2復合物及H3K27me3修飾的招募（圖A）。在僅含H2Aub修飾的基因中，H2Aub的建立及對應基因的表達調控主要由RING1驅動（圖B）。此外，盡管失去催化活性，無酶活能力的BMI1蛋白仍可在部分靶基因上輔助RING1功能，并在bmi1abc突變體背景下部分補償H2Aub水平的下降。

近年來，周岳課題組在植物表觀遺傳領域取得系列進展，圍繞組蛋白修飾（Nat Commun, 2021; Plant Cell, 2023; Nucleic Acids Res, 2024; Adv Sci, 2025; Plant Cell, 2025）和染色質高級結構（Plant Cell, 2022; Genome Biol, 2024; Mol Cell, 2024; Genome Biol, 2025; Curr Opin Plant Biol, 2025; Plant Cell, 2025）發表多篇論文，系統揭示了表觀遺傳調控植物生長發育的分子機制。

周岳研究員為本文通訊作者。北京大學現代農學院博士生楊敏琪、蘭州大學生命科學學院已畢業博士劉亞麗、北京大學前沿交叉學科研究院已畢業博士舒家悅和博士生宋知涵為本文共同第一作者。北京大學前沿交叉學科研究院博士生余躍、北京大學現代農學院已畢業博士駱凌瀟、博士后楊婷婷也參與了本研究。西班牙植物生物化學和光合作用研究所Myriam Calonje研究員、北京大學何航研究員、賀新強教授和蘭州大學郭光沁教授為本研究做出重要貢獻。該研究得到科技創新2030-重大項目、國家自然科學基金、中國科學院青年交叉團隊、基因功能研究與操控全國重點實驗室、北京大學現代農學院、北京大學-清華大學生命科學聯合中心的資助。