植物細胞中基因表達產物加工過程中的隱藏「開關」被發現

2020-08-16 中國生物技術網

近日，廈門大學環境與生態學院李慶順教授課題組與其合作者的一項研究發現了植物細胞中基因表達產物加工過程中的一個隱藏「開關」，通過這個「開關」，可以有效調控這一加工過程的質量和效率。

通俗地說，基因表達是將指將DNA這個「法典」編碼的指令轉換成蛋白質的過程。這期間有許多重要步驟需要完成，打個形象的比喻，當一條指令從DNA「法典」抄錄出來後，要由「信使RNA」來進行指令信息的傳遞，而這條信息的完整性還有賴於對信息末端進行修飾的「多聚腺苷化」（簡稱polyA）這一必經加工過程。所謂多聚腺苷化，是指一群蛋白來識別信使RNA內在的 「polyA信號」，並在其下遊切割和添加一長串的核苷酸A的過程。只有經過這樣加工後帶有polyA的產物才是完整的信使RNA，才能準確地傳遞遺傳信息、指導蛋白質的合成。

那麼，在植物細胞進行polyA過程中，polyA信號是如何被識別的呢？特別是，與動物細胞相比，植物中的這種信號尤其地弱。這成為植物細胞高質量完成polyA過程的一個關鍵所在，也是近年來該領域科學家們一直想探究的一個「迷」。

在過去四年裡，李慶順課題組及其合作者以擬南芥這一模式植物為研究對象，藉助表觀組學、基因測序技術等現代研究手段，揭開了這一秘密，即polyA信號的識別與包裹在DNA上的組蛋白的乙醯化有著密切關係：當研究者對這種蛋白進行去乙醯化的處理後，polyA信號被識別的程度便會明顯不同。DNA上的組蛋白乙醯化一般是調控基因「抄錄」的表觀遺傳信息，它能影響植物的polyA過程還鮮為報導。這就意味著，可利用這樣的機制實現對polyA效率的調控。

HDA6調控擬南芥mRNA多聚腺苷化（CDF為累積分布頻率，PSU為單個poly(A)位點佔整個基因表達的比率，L、S分別代表基因偏好使用3』UTR遠端、近端的poly(A)位點，△PSU為突變體hda6與Col-0的差值）

HDA6調控多聚腺苷化位點附近的H3K9K14乙醯化水平（「0」表示添加poly(A)時的剪切位點，「1nt variation」代表AAUAAA的1個鹼基變異體，「others」代表其他未知的poly(A)信號）

這一機制的發現，被認為有利於人們進一步認識植物細胞中信使RNA進行多聚腺苷化過程的分子機制，對於闡述調控植物的生長發育和抵抗逆境等的基因表達過程都具有重要的理論意義。今年8月5日，國際期刊《基因組研究》（Genome Research）在線發表了這一研究成果。

論文連結：

https://doi.org/10.1101/gr.255232.119

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