PcG（Polycomb Group）家族蛋白是真核生物发育过程中的关键调控因子，主要通过组蛋白修饰机制调节基因转录。其中，多梳抑制复合物1（PRC1）和2（PRC2）分别催化组蛋白H2A的单泛素化（H2Aub）和组蛋白H3第27位赖氨酸的三甲基化（H3K27me3）。值得注意的是，尽管PRC2的核心组分及其在基因抑制中的功能在不同物种间高度保守，PRC1的组分则表现出较高的多样性，且H2Aub的具体作用机制尚需进一步阐明。此外在拟南芥中，RING1A/B与BMI1A/B/C均表现出H2Aub催化活性，这一特征与动物中的催化机制存在明显差异。

2025年12月29日，基因功能研究与操控全国重点实验室、北京大学现代农学院、北京大学-清华大学生命科学联合中心周岳课题组在The Plant Cell上发表了题为“RING1 and BMI1 catalytic activities play distinct roles in plant PcG-mediated gene regulation”的研究论文。该研究通过构建RING1与BMI1的酶活突变体，系统探讨了这两类蛋白本身及其催化活性在调控不同靶基因中的功能差异。

周岳课题组首先对RING1A和BMI1B蛋白中负责催化功能的RING结构域进行定点突变，发现在表达相应酶活突变体的转基因植株中，H2Aub整体水平显著降低。进一步通过Pull-down、BiFC及Co-IP等实验，评估了RING1A与BMI1B及其突变体与关键互作蛋白之间的结合能力，证实催化活性的丧失并未影响其与PRC1相关组分LHP1、PRC2核心蛋白CLF以及其他表观因子AL6之间的相互作用。与表达野生型RING1A和BMI1B的转基因植株相比，表达酶活突变体的拟南芥中H3K27me3水平下降，并伴随明显的发育异常表型。这一结果不仅证实了H3K27me3修饰对H2Aub的依赖性，也表明RING1A与BMI1B通过其催化活性在植物生长发育调控中发挥关键作用。

基于ring1ab和bmi1abc突变体及其酶活突变体（ring1ab/RING1A4M-FLAG和bmi1abc/BMI1B4M-FLAG）的H2Aub和H3K27me3 ChIP-seq数据，进一步对受RING1A和BMI1B调控的修饰目标基因进行了系统分类与功能解析。在H2Aub与H3K27me3共定位的基因中，约75%受到RING1与BMI1的共同调控，其中BMI1在维持修饰水平和抑制基因表达方面贡献更为突出。研究还发现，RING1和BMI1能够通过独立于其催化活性的机制，参与部分基因位点上PRC2复合物及H3K27me3修饰的招募。在仅含H2Aub修饰的基因中，H2Aub的建立及对应基因的表达调控主要由RING1驱动。此外，尽管失去催化活性，无酶活能力的BMI1蛋白仍可在部分靶基因上辅助RING1功能，并在bmi1abc突变体背景下部分补偿H2Aub水平的下降。

近年来，周岳课题组在植物表观遗传领域取得系列进展，围绕组蛋白修饰（Nat Commun, 2021; Plant Cell, 2023; Nucleic Acids Res, 2024; Adv Sci, 2025; Plant Cell, 2025）和染色质高级结构（Plant Cell, 2022; Genome Biol, 2024; Mol Cell, 2024; Genome Biol, 2025; Curr Opin Plant Biol, 2025; Plant Cell, 2025）发表多篇论文，系统揭示了表观遗传调控植物生长发育的分子机制。

周岳研究员为本文通讯作者。北京大学现代农学院博士生杨敏琪、兰州大学生命科学学院已毕业博士刘亚丽、北京大学前沿交叉学科研究院已毕业博士舒家悦和博士生宋知涵为本文共同第一作者。北京大学前沿交叉学科研究院博士生余跃、北京大学现代农学院已毕业博士骆凌潇、博士后杨婷婷也参与了本研究。西班牙植物生物化学和光合作用研究所Myriam Calonje研究员、北京大学何航研究员、贺新强教授和兰州大学郭光沁教授为本研究做出重要贡献。该研究得到科技创新2030-重大项目、国家自然科学基金、中国科学院青年交叉团队、基因功能研究与操控全国重点实验室、北京大学现代农学院、北京大学-清华大学生命科学联合中心的资助。