原文以 Impact of poly(A)-tail G-content on Arabidopsis PAB binding and their role in enhancing translational efficiency 為標題發布在 Genome Biology 期刊
oly(A)尾是真核生物mRNA最重要的特徵之一，通常被認為由腺苷酸（A）的簡單重複組成。近日，中國科學院遺傳與發育生物學研究所、植物研究所與美國賓夕法尼亞大學開展合作，利用新型poly(A)尾高通量測序技術，揭示了擬南芥poly(A)尾介導的全新轉錄後調控機制——在poly(A)尾中散在分布的鳥苷酸（G）可通過抑制與poly(A)結合蛋白（PAB）的相互作用降低mRNA的翻譯效率。該研究發表在Genome Biology 上。
poly(A)尾對真核生物mRNA具有關鍵的調控功能，是其穩定性的重要決定元件。儘管poly(A)尾非常重要，精確解讀卻非常困難。主要技術壁壘在於擴增簡單串聯的核苷酸序列會導致聚合酶滑動，從而造成測序結果的移碼和亂碼。近幾年，一些針對mRNA尾的高通量測序技術逐步建立：例如，PAL-seq通過不同poly(A)長度樣品的標準曲線估計待測定mRNA的poly(A)尾長度。Tail-seq則是針對二代測序的原始圖像數據開發的算法，通過與標準品比較，推斷poly(A)尾的長度及序列。人類細胞系中Tail-seq的結果顯示poly(A)尾中存在非A核苷酸（G、U或者C），其中G所佔比例最高。然而，由於難以進一步獲得突變體，目前對於poly(A)尾中G的分子功能以及作用機制仍鮮有報導。
在本課題中，研究人員通過對全長poly(A)尾進行測序並發展下遊生物信息學算法提取高質量測序信息，發現在模式植物擬南芥的poly(A)尾中也存在非A核苷酸，並且同樣是G的含量最高。研究人員隨後以擬南芥poly(A)結合蛋白家族核心成員AtPAB2、AtPAB4和AtPAB8為研究對象，構建了一系列重要的突變體。
該研究通過進一步整合CLIP-seq、ribo-seq和mRNA穩定性檢測等高通量實驗技術，在全基因組水平對poly(A)尾及其結合蛋白PAB的分子生物學功能進行了系統性研究，得出以下結論：
AtPAB廣泛結合植物體內mRNA的poly(A)尾，但對不同mRNA的結合效率存在明顯差異；擬南芥中10%的poly(A)尾含有至少一個G，其含量在不同mRNA中的分布範圍為0.8-28%；AtPAB對不同mRNA的差異結合可以部分被其poly(A)尾中G含量的差異所解釋——A的「純度」越高，其與AtPAB的結合越強；AtPAB對mRNA的結合可以提高mRNA的翻譯效率；相應的，在atpab 突變體中，帶有不含G的「純poly(A)尾」的mRNA翻譯效率降低更為明顯；atpab2 atpab4 atpab8 三突變體純合致死，atpabs 的雙突變體呈現多種發育異常表型，暗示了由poly(A)尾與其結合蛋白介導的翻譯調節機制對植物的正常生長發育具有至關重要的調控作用。
綜上所述，該研究充分展示了二代測序技術與生物信息學算法的結合在解析生物大分子調控過程中的強大優勢。其結果闡明了植物poly(A)尾中的G含量可通過抑制PAB結合影響蛋白翻譯效率，是對近代分子生物學中心法則的拓展與創新。該研究對探究其他物種中mRNA的轉錄後調控機理具有重要參考價值。
Genome Biology
doi:10.1186/s13059-019-1799-8