殷平教授Nature子刊解析植物RNA编辑的分子机制

时间：2017-04-12 00:00:00 来源：网络整理

生物通报道早在1989年研究人员就在植物中发现了RNA编辑的现象。2005年，第一个参与RNA编辑的蛋白因子被鉴定出来，发现它是一个pLS-type的ppR蛋白。近期来自华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室的研究人员报道了RNA编辑关键因子MORF蛋白可以和pLS-type ppR蛋白相互作用形成复报道了RNA编辑关键因子MORF蛋白可以和pLS-type ppR蛋白相互作用形成复合物，并促进pLS-type ppR蛋白对靶标RNA的结合能力。同时报道了pLS-type ppR蛋白、MORF9蛋白及其复合物的晶体结构。

这一研究成果公布在Nature plants杂志上，文章的通讯作者是殷平教授，博士后闫俊杰、研究生张群霞作为论文共同第一作者。

类似于在一篇WORD文档中，会时常使用插入、删除、替换等手段来修改文字信息，被称为文档编辑。在植物遗传信息“天书”中，RNA编辑是指通过转录后特异位点核苷酸的插入、缺失及转换等加工修饰手段，对基因进行修饰和调控。在高等植物中，RNA编辑主要发生在线粒体和叶绿体中。RNA编辑异常影响植物细胞器的生物发生，导致植株生长缓慢，以及生殖发育障碍。

早在1989年研究人员就在植物中发现了RNA编辑的现象。2005年，第一个参与RNA编辑的蛋白因子被鉴定出来，发现它是一个pLS-type的ppR蛋白。随后，一系列的研究鉴定了多个pLS-type ppR蛋白家族作为反式因子参与RNA编辑。2012年，两个独立的研究组同时筛选到另一类RNA编辑因子——MORF蛋白家族（也称为RIp）。MORF突变体极大的降低线粒体和叶绿体RNA编辑的效率。

但是，这些蛋白因子是如何协同参与植物细胞器RNA编辑的分子机制并不清楚。

为了解决这一问题，研究人员首先试图通过结构生物学手段解析pLS-type ppR蛋白以及MORF蛋白的结构。由于大多数天然的ppR蛋白性质不好，很难拿到天然的pLS-type ppR蛋白进行结晶实验。研究人员通过将拟南芥中所有的pLS-type ppR蛋白进行序列保守性分析，巧妙的设计了一个含有9个重复序列包含3个pLS三联体重复的pLS-type ppR蛋白，命名为(pLS)3ppR。该蛋白可以进行异源可溶性表达，性质稳定。最终获得了pLS-type ppR蛋白的晶体结构，揭示了p，L，S这三类重复单元结构的差异性。

研究组同时对MORF家族蛋白成员进行结晶筛选，解析了MORF9蛋白的结构，发现其是一类新型的蛋白结构。研究人员通过生化实验证实(pLS)3ppR通过pLS三联体和MORF9相互作用，并解析了(pLS)3ppR - MORF9复合物晶体结构。结构显示L-type重复单元在介导蛋白相互作用过程中发挥关键的作用。有意思的是(pLS)3ppR - MORF9复合物比(pLS)3ppR单体有更强的RNA结合能力。结构比对发现，MORF9的结合驱使(pLS)3ppR 的L-type重复单元发生构型转变，使其更为紧凑，从而使得其第2位和35位的氨基酸距离更近，更有利于其对RNA碱基的结合。

由此这一研究组提出了MORF蛋白在RNA编辑中发挥功能的分子机制：在没有MORF蛋白存在的情况下，pLS-type ppR蛋白有较弱的靶标RNA结合能力；而当MORF蛋白存在时，可以引起pLS-type ppR蛋白构型发生改变，从而增强其对靶标RNA的结合能力。

原文标题：

MORF9 increases the RNA-binding activity of pLS-type pentatricopeptide repeat protein in plastid RNA editing

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