Plant Cell [2021IF=12.085]-植物(wù)所科研人員(yuán)揭示可變剪接調控光(guāng)形态建成的分子機(jī)制
植物(wù)所科研人員(yuán)揭示可變剪接調控光(guāng)形态建成的分子機(jī)制
太陽光(guāng)不僅是植物(wù)光(guāng)合作用的能(néng)量來源，也是一(yī)種重要的環境信号，調節植物(wù)的生(shēng)長(cháng)發育進程。其中幼苗光(guāng)形态建成受光(guāng)質、光(guāng)量的精确調控，涉及不同的光(guāng)受體和一(yī)系列信号調控因子。COP1是光(guāng)形态建成的一(yī)個(gè)明星蛋白(bái)，它作為(wèi)一(yī)種E3泛素連接酶，與目标蛋白(bái)互作并促進其降解，COP1在植物(wù)和動物(wù)中廣泛存在。真核生(shēng)物(wù)的基因大多(duō)含有内含子，轉錄形成前體mRNA，通(tōng)過動态剪接組裝，形成成熟的mRNA。可變剪接也稱選擇性剪接，是一(yī)種非常重要的基因轉錄後調控機(jī)制，在特定位點發生(shēng)剪接從(cóng)而生(shēng)成多(duō)種mRNA，翻譯成不同蛋白(bái)質，在相(xiàng)應的發育時期發揮重要功能(néng)。近年(nián)來，有研究通(tōng)過轉錄組分析了光(guāng)照(zhào)對于可變剪接的調控現象，但對其中的具體調控機(jī)制并不清楚。
中科院植物(wù)所林榮呈研究組鑒定到(dào)RNA解旋酶UAP56是調控光(guāng)形态建成的一(yī)個(gè)新因子。UAP56在拟南(nán)芥中有兩個(gè)高(gāo)度同源的成員(yuán)UAP56a和UAP56b，位于染色體上(shàng)相(xiàng)鄰的位置。研究人員(yuán)從(cóng)遺傳學入手，發現UAP56a和UAP56b功能(néng)冗餘，但兩者純合緻死，利用uap56a純合與uap56b雜(zá)合的突變材料，證明UAP56參與到(dào)光(guāng)敏色素和隐花色素光(guāng)受體介導的光(guāng)形态建成信号通(tōng)路(lù)中，是一(yī)個(gè)負向調控因子。通(tōng)過尋找互作蛋白(bái)，發現UAP56與COP1以及剪接輔助因子U2AF65直接相(xiàng)互作用。研究人員(yuán)進一(yī)步利用Nanopore三代轉錄組測序技(jì)術(shù)，發現在黑(hēi)暗(àn)及光(guāng)照(zhào)條件(jiàn)下(xià)，UAP56和COP1調控了大量基因的轉錄與可變剪接，其中包括很多(duō)植物(wù)生(shēng)長(cháng)發育、光(guāng)合作用以及光(guāng)信号因子等相(xiàng)關基因都受二者轉錄或剪接的調控。進一(yī)步進行RNA免疫沉澱實驗，顯示UAP56和COP1可以直接結合到(dào)剪接體和靶基因的mRNA上(shàng)，表明UAP56和COP1可以通(tōng)過作用于剪接體從(cóng)而直接調控光(guāng)信号介導的選擇性剪接。
該研究工(gōng)作一(yī)方面鑒定到(dào)光(guāng)形态建成的新成員(yuán)UAP56，另一(yī)方面發現了COP1作為(wèi)可變剪接調節因子的新功能(néng)，揭示了UAP56與COP1共同通(tōng)過調節下(xià)遊基因可變剪接來調控光(guāng)形态建成的分子機(jī)制和調控網絡，增加了對植物(wù)光(guāng)信号轉導機(jī)制的認識。同時，UAP56在植物(wù)、酵母、動物(wù)等都廣泛存在，具有保守的RNA解旋酶結構，UAP56-COP1的作用方式為(wèi)研究其它物(wù)種的類似機(jī)制提供了重要參考。
該研究成果于2022年(nián)8月(yuè)3日在線發表于國(guó)際學術(shù)期刊The Plant Cell上(shàng)。植物(wù)所已畢業(yè)的李洋博士為(wèi)第一(yī)作者，林榮呈研究員(yuán)為(wèi)通(tōng)訊作者。該研究得到(dào)國(guó)家重點研發計劃、國(guó)家自(zì)然科學基金以及中科院項目的支持。
文章鏈接：https://doi.org/10.1093/plcell/koac235
UAP56-COP1與剪接體互作調控RNA可變剪接進而影響光(guāng)暗(àn)形态建成的工(gōng)作模型