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EMBO Reports | 我院高彩吉课题组与张钟徽课题组合作发现囊泡运输因子FREE1调控miRNA形成的全新功能

2022-11-15 10:17:00 来源:华南师范大学生命科学学院 点击: 收藏本文

近日,欧洲分子生物学组织(EMBO)旗下老牌期刊《EMBO Reports》(中科院生物一区,IF=9.071在线发表了我院高彩吉课题组题为The Plant FYVE Domain-containing Protein FREE1 Associates with Microprocessor Components to repress miRNA Biogenesis的研究论文,报道了植物特有囊泡运输调控蛋白FREE1蛋白穿梭入核调控miRNA形成的全新功能,并揭示了其作用机制。

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ESCRTEndosomal Sorting Complex Required for Transport)蛋白复合物作为重要的囊泡运输调节因子在真核生物中高度保守,其由ESCRT-0-I-II-III复合物及一些附属蛋白组成,并通过调控多泡体(multivesicular endosome, MVE)形成和液泡蛋白分选降解而广泛参与植物环境胁迫应答过程(Gao et al., 2017)。ESCRT复合物通过识别泛素化修饰的膜蛋白并将其分选到细胞内多泡体的内腔小泡(Intraluminal vesicles, ILVs)中,而当多泡体与液泡融合后,膜蛋白即被运输至液泡中降解。许多囊泡运输调控蛋白含有脂质结合结构域(lipid-binding domain,如FYVE Phox homology),可以特异性结合磷脂酰肌醇(phosphoinositide, PI),从而被招募到内体(endosome)的膜上。

高彩吉教授多年来一直致力于植物ESCRT复合物的功能研究,先后发掘并阐明了植物特有的ESCRT复合物组分蛋白FREE1FYVE4调控膜蛋白转运响应植物环境应答的功能(Gao et al., 2014Liu et al., 2021)。植物特有的ESCRT组分蛋白FREE1在细胞质中调控多泡体形成、液泡蛋白分选以及自噬降解等过程(Gao et al., 20142015)。此外,FREE1会被SnRK2或者MLKs激酶磷酸化修饰并在细胞核内积累,核内磷酸化的FREE1蛋白负调控植物ABA信号(Li et al., 20192022)。然而,迄今为止,尚未发现FREE1或其他ESCRT组分在植物miRNA生物学调节中的作用。

MicroRNAmiRNA)是一类真核生物中广泛存在的内源非编码小分子RNA,广泛地参与了动植物各种生物学过程的调控。植物miRNA首先由MIR基因利用RNA聚合酶2转录成pri-miRNA,然后通过由DCL1HYL1SE为核心蛋白元件组成的剪切复合物(microprocessor)进一步加工为成熟的miRNA分子,从而调控目标基因的表达。在DCL1复合体中,磷酸酶CPL1可以去磷酸化HYL1,非磷酸化的HYL1通过促进pri-miRNADCL1的结合或增强正确链的选择来激活miRNA的生成。

在本研究中,研究人员发现了植物囊泡运输调控因子FREE1在细胞核内参与调控miRNA的形成的全新功能。FREE1在细胞核中直接与植物剪切复合物核心元件组分CPL1相互作用并扰乱HYL1SECPL1之间的结合。细胞核中FREE1的失活会导致HYL1SECPL1之间的结合增加,并促进HYL1从失活的磷酸化形式转变为有活性的非磷酸化形式,从而促进了miRNA的生物生成。总之,研究表明FREE1已进化为miRNA生物发生的负调控因子,为阐明含有FYVE结构域蛋白与植物中miRNA生物发生之间的联系提供了证据。

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本研究论文以华南师范大学生命科学学院为第一和通讯作者单位,由华南师范大学高彩吉课题组和张钟徽课题组合作完成,复旦大学郑丙莲教授参与了该项研究。我院青年英才黎洪波、在读博士生李亭亭和已毕业硕士生李映珠为论文共同第一作者我院张钟徽教授与高彩吉教授为论文共同通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金广东省自然科学基金以及中国博士后科学基金项目的支持。

 

论文原文链接: https://doi.org/10.15252/embr.202255037


撰稿人:黎洪波 审稿人:黄儒强

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