同样的道理也适用于cyidischyzon merolae，一种单细胞的红藻，它是研究转录的高等生物光合作用的优秀模型。目前已知，在贫氮条件下，被称为“CmMYB1”的转录因子负责硝酸盐同化基因的转录，但在富氮(+N)条件下，其机制尚不清楚。
为了解决这一难题，东京工业大学(Tokyo Tech)和其他研究机构的研究人员在《植物科学前沿》(Frontiers in plant Science)上发表了一项研究，探索了+N条件下C. merolae中CmMYB1调控的分子机制。“基于我们之前的研究，我们已经意识到CmMYB1的活性与自身的调节区域和/或CmMYB1结合蛋白(s)相关，因此试图识别它，”本研究的首席研究员Sousuke Imamura教授解释道。
为了做到这一点，他们首先产生了剔除CmMYB1的C. merolae菌株，并将其转化为含有不同截断CmMYB1序列的质粒。随后，他们确定了一个位于311-380位的CmMYB1序列，作为在+N条件下下调硝酸盐同化基因的关键区域，从而抑制转录。基于定量聚合酶链反应的进一步分析表明，在+N条件下，缺乏CmMYB1关键区域的菌株中，这些基因的转录水平增加。他们将这个新序列标记为CmMYB1的“负域”(ND)。
此外，他们发现ND在+N条件下控制CmMYB1的亚细胞定位和启动子结合能力。染色质免疫沉淀分析证实了ND在+N条件下降低CmMYB1对硝酸盐同化基因启动子区结合能力的作用。
随着ND的作用越来越清晰，研究小组决定鉴定参与其调控的蛋白质。为此，他们构建了一株ND过表达菌株，并与东北大学的研究人员合作，进行了免疫沉淀和质谱分析，以获得一份潜在ND结合蛋白列表。最后，通过酵母双杂交分析，他们发现了一个功能未知的新蛋白，名为“CmNDB1”，它可以与CmMYB1的ND相互作用。
通过对CmNDB1敲除菌株的多次分析，他们发现CmNDB1缺失导致CmMYB1的核定位，并降低了+N条件下CmMYB1的启动子结合能力。此外，他们发现CmNDB1缺失增加了+N条件下硝酸盐同化基因的转录。
综上所述，ND和CmNDB1均负向调控+N条件下CmMYB1的活性，促进其在细胞质中的定位，并抑制其与硝酸盐同化基因启动子区的结合，从而下调其转录水平。在讨论这些发现的意义时，Imamura教授说:“我们的研究首次揭示了+N条件下硝酸盐同化基因转录调控背后的机制。这些创新成果可以极大地促进这一领域的研究。”
CmMYB1关键ND区和CmNDB1蛋白的识别是帮助理解merolae中硝酸盐同化调控的关键里程碑。进一步的研究，如CmMYB1和/或CmNDB1的翻译后修饰，需要更好地理解硝酸盐同化的调控，不仅在这种红藻，而且在其他光合生物。
Journal Reference:
Baifeng Zhou, Hiroki Shima, Kazuhiko Igarashi, Kan Tanaka, Sousuke Imamura. CmNDB1 and a Specific Domain of CmMYB1 Negatively Regulate CmMYB1-Dependent Transcription of Nitrate Assimilation Genes Under Nitrogen-Repleted Condition in a Unicellular Red Alga. Frontiers in plant Science, 2022; 13 DOI: 10.3389/fpls.2022.821947