武漢大學朱英國院士團隊胡駿課題組在水稻線粒體RNA編輯研究中取得新進展
近日，我院雜交水稻國家重點實驗室（武漢大學）朱英國院士團隊胡駿課題組在New Phytologist (IF=7.433)在線發(fā)表了題為“Rice PPS1 encodes a DYW motif-containing pentatricopeptide repeat protein required for five consecutive RNA-editing sites of nad3 in mitochondria” 的研究論文。該論文揭示了水稻細胞器RNA編輯因子Pollen Partial Sterility 1（PPS1） 參與調(diào)控線粒體nad3轉(zhuǎn)錄本上5個連續(xù)的C-to-U編輯位點的RNA編輯機理。
三角狀五肽重復（PPR）蛋白是近年來發(fā)現(xiàn)的一類重要蛋白家族，該類蛋白主要參與調(diào)控細胞器RNA加工，包括RNA編輯、剪接以及穩(wěn)定性等生物學過程，盡管大部分PPR蛋白在細胞器RNA編輯中扮演者非常重要的角色，但其編輯活性以及潛在的作用機制仍然不清楚。
RNA編輯是一種重要的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控方式，這種編輯改變了氨基酸，從而改變蛋白質(zhì)特性。該研究利用反向遺傳學手段研究了水稻花粉部分不育表型突變體pps1，PPS1蛋白是一個由19個PPR motifs 構成并且C末端含DYW結構域的PPR蛋白，通過對水稻線粒體中已知的491個RNA編輯位點的編輯事件分析發(fā)現(xiàn)：nad3基因轉(zhuǎn)錄本上5個連續(xù)位點（nad3-155、172、173、190、191）的C-to-U編輯效率相較于野生型在突變體中嚴重下降，導致所編碼的三個氨基酸均不能由絲氨酸變?yōu)榱涟彼?，最終導致植物出現(xiàn)矮化、花粉部分不育等表型。NAD3是線粒體電子傳遞鏈復合體I的重要亞基，這些位點編輯的丟失導致突變體線粒體復合體中的活性出現(xiàn)不同程度的降低，線粒體結構出現(xiàn)異常。深入的機理研究表明PPS1具有RNA結合活性。該研究所發(fā)現(xiàn)的5個位點位于同一個轉(zhuǎn)錄本并且位點之間間隔非?？拷?。這一特殊性導致其與靶標RNA之間的結合模式可能不同于前人研究的PPR-RNA結合模式。該研究揭示PPS1同時調(diào)控5個連續(xù)編輯位點的C-to-U編輯，在細胞器RNA編輯領域是一個重要的發(fā)現(xiàn)，對未來PPR蛋白在RNA編輯的應用有潛在的指導意義，同時這種不育性的研究對于創(chuàng)制新型不育系有重要借鑒意義。
朱英國院士實驗室長期致力于水稻育性、產(chǎn)量等方向的研究，近些年在PPR基因功能的研究方面積累了大量的工作經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。該研究團隊另一篇關于水稻PPR蛋白參與RNA編輯的研究成果于2018年5月25日在線發(fā)表于植物學權威期刊Journal of Experimental Botany（doi: 10.1093/jxb/ery108）（IF=5.354）。
雜交水稻國家重點實驗室博士研究生肖海軍為該論文的第一作者，胡駿副教授為通訊作者。該研究得到了國家科技部、自然科學基金項目等項目的大力支持。
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