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太陽(yáng)光不僅是植物光合作用的能量來(lái)源，也是一種重要的環(huán)境信號(hào)，調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程。其中幼苗光形態(tài)建成受光質(zhì)、光量的精確調(diào)控，涉及不同的光受體和一系列信號(hào)調(diào)控因子。COP1是光形態(tài)建成的一個(gè)明星蛋白，它作為一種E3泛素連接酶，與目標(biāo)蛋白互作并促進(jìn)其降解，COP1在植物和動(dòng)物中廣泛存在。真核生物的基因大多含有內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄形成前體mRNA，通過(guò)動(dòng)態(tài)剪接組裝，形成成熟的mRNA?？勺兗艚右卜Q選擇性剪接，是一種非常重要的基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機(jī)制，在特定位點(diǎn)發(fā)生剪接從而生成多種mRNA，翻譯成不同蛋白質(zhì)，在相應(yīng)的發(fā)育時(shí)期發(fā)揮重要功能。近年來(lái)，有研究通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析了光照對(duì)于可變剪接的調(diào)控現(xiàn)象，但對(duì)其中的具體調(diào)控機(jī)制并不清楚。
中科院植物所林榮呈研究組鑒定到RNA解旋酶UAP56是調(diào)控光形態(tài)建成的一個(gè)新因子。UAP56在擬南芥中有兩個(gè)高度同源的成員UAP56a和UAP56b，位于染色體上相鄰的位置。研究人員從遺傳學(xué)入手，發(fā)現(xiàn)UAP56a和UAP56b功能冗余，但兩者純合致死，利用uap56a純合與uap56b雜合的突變材料，證明UAP56參與到光敏色素和隱花色素光受體介導(dǎo)的光形態(tài)建成信號(hào)通路中，是一個(gè)負(fù)向調(diào)控因子。通過(guò)尋找互作蛋白，發(fā)現(xiàn)UAP56與COP1以及剪接輔助因子U2AF65直接相互作用。研究人員進(jìn)一步利用Nanopore三代轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，發(fā)現(xiàn)在黑暗及光照條件下，UAP56和COP1調(diào)控了大量基因的轉(zhuǎn)錄與可變剪接，其中包括很多植物生長(zhǎng)發(fā)育、光合作用以及光信號(hào)因子等相關(guān)基因都受二者轉(zhuǎn)錄或剪接的調(diào)控。進(jìn)一步進(jìn)行RNA免疫沉淀實(shí)驗(yàn)，顯示UAP56和COP1可以直接結(jié)合到剪接體和靶基因的mRNA上，表明UAP56和COP1可以通過(guò)作用于剪接體從而直接調(diào)控光信號(hào)介導(dǎo)的選擇性剪接。
該研究工作一方面鑒定到光形態(tài)建成的新成員UAP56，另一方面發(fā)現(xiàn)了COP1作為可變剪接調(diào)節(jié)因子的新功能，揭示了UAP56與COP1共同通過(guò)調(diào)節(jié)下游基因可變剪接來(lái)調(diào)控光形態(tài)建成的分子機(jī)制和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，增加了對(duì)植物光信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，UAP56在植物、酵母、動(dòng)物等都廣泛存在，具有保守的RNA解旋酶結(jié)構(gòu)，UAP56-COP1的作用方式為研究其它物種的類似機(jī)制提供了重要參考。
該研究成果于2022年8月3日在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊The Plant Cell上。植物所已畢業(yè)的李洋博士為第一作者，林榮呈研究員為通訊作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金以及中科院項(xiàng)目的支持。
文章鏈接：https://doi.org/10.1093/plcell/koac235
（光合實(shí)驗(yàn)室供稿）
UAP56-COP1與剪接體互作調(diào)控RNA可變剪接進(jìn)而影響光暗形態(tài)建成的工作模型
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