南湖網(wǎng)訊（通訊員卓重 涵旗）在基因組中，有一種到處亂跑的“搗蛋鬼”DNA序列，可以從基因組的一個位置“跳躍”到另一個位置，被稱為“轉座子”。曾被認為是“垃圾DNA”的轉座子，近年來被發(fā)現(xiàn)其實是基因組的巧妙設計。近日，我校水稻團隊熊立仲課題組研究表明，水稻中的一類DNA轉座子能抑制內(nèi)源蛋白Ghd2的翻譯，從而調(diào)控水稻開花時間、株高和每穗粒數(shù)，具有顯著的生物學功能。
3月3日，相關研究成果以“Translational repression by a miniature inverted-repeat transposable element in the 3′ untranslated region”在《Nature Communications》上在線發(fā)表。生科院沈建強博士生為論文的第一作者，熊立仲教授為通訊作者。
水稻作為全世界最重要的糧食作物和模式植物之一，其基因組中含有大量的轉座子，尤其是微小反向重復轉座元件（MITE），這使水稻成為研究轉座子起源、轉座和功能的最佳模式植物之一。曾被認為是“垃圾DNA”的轉座子是真核生物基因組中重要的組成成分，在基因組進化過程中發(fā)揮著巨大作用。轉座子一般可分為反轉錄轉座子和DNA轉座子。之前的研究顯示，反轉錄轉座子可以轉錄為mRNA一部分，調(diào)控mRNA的選擇性剪接，選擇性加尾，穩(wěn)定和翻譯。本研究表明，DNA轉座子能抑制內(nèi)源蛋白Ghd2的翻譯，從而調(diào)控水稻開花時間、株高和每穗粒數(shù)。這個發(fā)現(xiàn)對進一步了解MITE的生物學功能具有重要意義。
該研究發(fā)現(xiàn)存在于基因3′非翻譯區(qū)中的微小反向重復轉座元件（MITE）可以被植物內(nèi)源DCL蛋白識別并切割，從而形成不完整的mRNA。這種mRNA可能會進一步影響自身的翻譯，而抑制翻譯產(chǎn)物的積累。人為切除該基因非翻譯區(qū)的MITE，則會上調(diào)此基因的翻譯產(chǎn)物。這些結果證實，DNA轉座子具有抑制mRNA翻譯的功能。
基因組中重復序列的功能探究，一直是生命科學中最前沿的領域之一。近來，越來越多的功能基因組研究發(fā)現(xiàn)，微小反向重復轉座元件（MITE）在基因組中的插入或缺失，是單子葉植物獲得新性狀的來源。本研究揭示了微小反向重復轉座元件的新功能，對研究其他重復序列的功能提供了借鑒意義，同時也拓寬了學界對于轉座子的認識。
審核人：沈建強