生命科學(xué)學(xué)院鄧興旺、朱丹萌團(tuán)隊(duì)在高等植物中等長度非編碼RNA的研究中取得系列進(jìn)展

時(shí)間：2014-07-10 22:27  作者：  來源：

　　非編碼RNA (non-coding RNA, ncRNA)是由基因組轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的一類不翻譯成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)或功能性RNA分子。近年來隨著深度測序技術(shù)的不斷更新發(fā)展及生物信息學(xué)預(yù)測水平的大力提高，人們鑒定并注釋了多種模式生物中的ncRNA。日益增多的研究證據(jù)表明它們在生物體的生長發(fā)育、信號響應(yīng)及多種重大疾病的發(fā)生等重要生命活動過程中發(fā)揮著關(guān)鍵的調(diào)控作用，有關(guān)ncRNA的功能研究已經(jīng)成為整個(gè)生命科學(xué)研究的前沿之一。然而高等植物中等長度非編碼RNA (50 - 300 nt)的系統(tǒng)研究亟待完善，單個(gè)ncRNA分子的功能研究為數(shù)尚少。

　　生命科學(xué)學(xué)院鄧興旺、朱丹萌團(tuán)隊(duì)依托蛋白質(zhì)與植物基因研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與中國科學(xué)院生物物理研究所陳潤生院士團(tuán)隊(duì)合作，利用改進(jìn)的ncRNA分離建庫策略并結(jié)合454深度測序技術(shù)在全基因組水平系統(tǒng)鑒定與分析了高等模式植物水稻（Liu et al., 2013. Molecular Plant）和擬南芥（Wang et al., 2014. Molecular Plant）中全新中等長度ncRNA近千個(gè)。這些數(shù)據(jù)填補(bǔ)與拓展了公共數(shù)據(jù)庫中該類分子的注釋信息，為全面解析和深入探索這些分子的功能與作用機(jī)制提供了基礎(chǔ)性平臺。

　　高等植物研究領(lǐng)域已發(fā)表的個(gè)例ncRNA功能研究顯示它們能夠參與植物營養(yǎng)元素穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)、環(huán)境誘導(dǎo)的開花時(shí)間調(diào)節(jié)及育性控制等多個(gè)植物特有的生物學(xué)過程，但是尚無較長ncRNA直接參與模式植物擬南芥光形態(tài)建成這一關(guān)鍵幼苗發(fā)育調(diào)控過程的分子證據(jù)。

　　團(tuán)隊(duì)在前期工作的基礎(chǔ)上通過大規(guī)模反向遺傳學(xué)篩選，獲得了一個(gè)特異在紅光條件下產(chǎn)生光形態(tài)建成不敏感表型的ncRNA突變體。研究確定了主效ncRNA分子可作為新層次調(diào)節(jié)因子參與擬南芥幼苗光形態(tài)建成的調(diào)節(jié)，并將其命名為HID1(HIDDEN TREASURE 1)。結(jié)合遺傳學(xué)與分子生物學(xué)手段，該項(xiàng)目揭示了HID1主要通過反式作用的方式直接參與抑制光形態(tài)建成關(guān)鍵抑制因子PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 3 (PIF3)基因的轉(zhuǎn)錄，從而介導(dǎo)擬南芥紅光信號中的下胚軸伸長抑制。同時(shí)，該工作發(fā)現(xiàn)了HID1分子在紅光下發(fā)揮功能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)序列，并闡明了這些序列結(jié)構(gòu)與功能的保守性。HID1分子的發(fā)現(xiàn)不僅揭示了植物光控發(fā)育過程中調(diào)節(jié)型RNA因子的參與，而且HID1的結(jié)構(gòu)、功能與進(jìn)化方面的分析將為進(jìn)一步揭示高等植物中較長ncRNA的作用機(jī)理提供一個(gè)值得深入研究的典型案例。上述研究成果于2014年6月30日在《美國科學(xué)院院報(bào)》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）在線發(fā)表，題目為Arabidopsis noncoding RNA mediates control of photomorphogenesis by red light ，博士生王玉秋為文章的第一作者，朱丹萌副研究員與鄧興旺教授是本文的共同通訊作者。

　　以上工作得到了國家自然科學(xué)基金委員會、科技部、北京大學(xué)蛋白質(zhì)與植物基因研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心的資助。

　　原文鏈接：http://www.pnas.org/content/early/2014/06/26/1409457111.abstract

　　編輯：歆琴