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細(xì)胞內(nèi)有一大類蛋白質(zhì)，它們可以結(jié)合RNA，因此稱為RNA結(jié)合蛋白。在模式植物擬南芥中有600多個(gè)RNA結(jié)合蛋白，其中有一些是植物細(xì)胞所*的RNA結(jié)合蛋白，但這些植物*的RNA結(jié)合蛋白調(diào)節(jié)什么生物學(xué)過程、有什么生物學(xué)功能呢？這些科學(xué)問題長期以來一直困擾著植物學(xué)家們。
生命科學(xué)學(xué)院的瞿禮嘉研究組通過反向遺傳學(xué)、分子生物學(xué)以及生物化學(xué)方法針對兩個(gè)植物*的RNA結(jié)合蛋白RZ-1B和RZ-1C進(jìn)行了生物學(xué)功能鑒定。他們發(fā)現(xiàn)，RZ-1B和RZ-1C在植物的生長發(fā)育的各個(gè)階段，如種子萌發(fā)、根的伸長、頂端分生組織的發(fā)育、開花時(shí)間的控制、植株大小的調(diào)控等方面，都有重要的功能。RZ-1C蛋白通過C端定位于細(xì)胞核中，而且呈Nuclear speckle分布（圖一）；通過N端的RNA Recognition Motif（RRM）結(jié)構(gòu)域結(jié)合一段富含嘌呤的RNA序列。更為有趣的是，他們發(fā)現(xiàn)RZ-1B和RZ-1C這兩個(gè)蛋白可以與一系列的SR蛋白相互作用。無論是在動(dòng)物細(xì)胞中還是在植物細(xì)胞中，SR蛋白都是一類控制RNA剪切的重要因子。通過遺傳學(xué)方法擾亂這兩個(gè)蛋白與SR蛋白之間的相互作用，會(huì)導(dǎo)致植物產(chǎn)生與rz-1b rz-1c雙突變體相似的表型。他們隨后通過轉(zhuǎn)錄組高通量測序分析，揭示出RZ-1B和RZ-1C影響了數(shù)以百計(jì)的基因的pre-mRNA的剪切以及幾千個(gè)基因的表達(dá)水平。他們發(fā)現(xiàn)，RZ-1B和RZ-1C這兩個(gè)蛋白可以結(jié)合到開花控制基因FLC上，抑制FLC的轉(zhuǎn)錄，并促進(jìn)FLC的剪切，通過轉(zhuǎn)錄以及剪切的調(diào)控，影響了成熟的FLC mRNA形成，從而影響開花時(shí)間（圖二）。這項(xiàng)工作從分子水平闡明了RZ-1B/1C這兩個(gè)植物*的RNA結(jié)合蛋白的工作機(jī)理，為人們深入理解植物中RNA結(jié)合蛋白調(diào)控生長發(fā)育的分子機(jī)制提供了全新的角度。
這項(xiàng)工作于2016年新年伊始以“RNA-binding proteins RZ-1B and RZ-1C play critical roles in regulating pre-mRNA splicing and gene expression during development in Arabidopsis”為題在線發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊 Plant Cell上。北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院吳柘博士、朱丹靈博士、博士生林曉雅、苗靳博士是這篇論文的共同*作者，生命科學(xué)學(xué)院、北大-清華生命科學(xué)中心瞿禮嘉教授是該論文的通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金和北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心的資助。
圖一 RZ-1C定位于細(xì)胞核中
圖二 RZ-1B/1C同時(shí)影響FLC的轉(zhuǎn)錄和剪接
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