朱英国院士团队胡骏课题组在水稻线粒体RNA编辑研究中取得新进展

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发布时间：2018/07/25

近日，New Phytologist在线发表了杂交水稻国家重点实验室（武汉大学）朱英国院士团队胡骏课题组题为“Rice PPS1 encodes a DYW motif-containing pentatricopeptide repeat protein required for five consecutive RNA-editing sites of nad3 in mitochondria” 的研究论文。该论文揭示了水稻细胞器RNA编辑因子Pollen Partial Sterility 1（PPS1）参与调控线粒体nad3转录本上5个连续的C-to-U编辑位点的RNA编辑机理。
三角状五肽重复（PPR）蛋白是近年来发现的一类重要蛋白家族，该类蛋白主要参与调控细胞器RNA加工，包括RNA编辑、剪接以及稳定性等生物学过程，尽管大部分PPR蛋白在细胞器RNA编辑中扮演者非常重要的角色，但其编辑活性以及潜在的作用机制仍然不清楚。

该研究利用反向遗传学手段研究了水稻花粉部分不育表型突变体pps1，研究显示PPS1蛋白是一个由19个PPR motifs 构成并且C末端含DYW结构域的PPR蛋白，通过对水稻线粒体中已知的491个RNA编辑位点的编辑事件分析发现：nad3基因转录本上5个连续位点（nad3-155、172、173、190、191）的C-to-U编辑效率相较于野生型在突变体中严重下降，导致所编码的三个氨基酸均不能由丝氨酸变为亮氨酸，最终导致植物出现矮化、花粉部分不育等表型。NAD3是线粒体电子传递链复合体I的重要亚基，这些位点编辑的丢失导致突变体线粒体复合体中的活性出现不同程度的降低，线粒体结构出现异常。

Fig. 1

深入的机理研究表明PPS1具有RNA结合活性，其靶标RNA正是受影响的5个编辑位点所在的顺式作用元件。该研究通过详细的RNA EMSA及交叉性竞争结合实验证实了这一RNA结合活性。有趣的是该研究论文所研究的PPR蛋白调控的RNA编辑位点相比于前人研究的编辑位点极为特殊，已经报道的PPR蛋白大部分是参与调控一个转录本上的单个位点或多个转录本上的一个或多个不连续位点的编辑。该研究所发现的5个位点位于同一个转录本并且位点之间间隔非常靠近。这一特殊性导致其与靶标RNA之间的结合模式可能不同于前人研究的PPR-RNA结合模式。

Fig. 6

该研究揭示PPS1同时调控5个连续编辑位点的C-to-U编辑，在细胞器RNA编辑领域是一个重要的发现，对未来PPR蛋白在RNA编辑的应用有潜在的指导意义。

Fig. 10

另外，该研究团队的另一篇关于水稻PPR蛋白参与RNA编辑的研究成果前不久已在线发表于植物学权威期刊 Journal of Experimental Botany （doi: 10.1093/jxb/ery108）。

武汉大学杂交水稻国家重点实验室博士研究生肖海军为该论文的第一作者，胡骏副教授为通讯作者。该研究得到了国家科技部、自然科学基金项目等项目的大力支持。

注：图文转自植物科学最前沿https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyOTY2NDYyNQ==&mid=2247489703&idx=1&sn=4eeb3c1c2322358f0fe5f4b4e5b691c8&chksm=e8be6ab9dfc9e3af950645a043b18e56887e0bc210cce6fe09119cf29405a6f1a529e2d34cc9&mpshare=1&scene=23&srcid=0720hyPx7z7xn1jP84bcAth0#rd