新研究揭示可變剪接調控光形態建成的分子機制

太陽光不僅是植物光合作用的能量來源，也是一種重要的環境信號，調節植物的生長發育進程。其中幼苗光形態建成受光質、光量的精確調控，涉及不同的光受體和一系列信號調控因子。COP1是光形態建成的一個明星蛋白，它作為一種E3泛素連接酶，與目標蛋白互作并促進其降解，COP1在植物和動物中廣泛存在。真核生物的基因大多含有內含子，轉錄形成前體mRNA，通過動態剪接組裝，形成成熟的mRNA。可變剪接也稱選擇性剪接，是一種非常重要的基因轉錄后調控機制，在特定位點發生剪接從而生成多種mRNA，翻譯成不同蛋白質，在相應的發育時期發揮重要功能。近年來，有研究通過轉錄組分析了光照對于可變剪接的調控現象，但對其中的具體調控機制并不清楚。

中科院植物所林榮呈研究組鑒定到RNA解旋酶UAP56是調控光形態建成的一個新因子。UAP56在擬南芥中有兩個高度同源的成員UAP56a和UAP56b，位于染色體上相鄰的位置。研究人員從遺傳學入手，發現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的光形態建成信號通路中，是一個負向調控因子。通過尋找互作蛋白，發現UAP56與COP1以及剪接輔助因子U2AF65直接相互作用。研究人員進一步利用Nanopore三代轉錄組測序技術，發現在黑暗及光照條件下，UAP56和COP1調控了大量基因的轉錄與可變剪接，其中包括很多植物生長發育、光合作用以及光信號因子等相關基因都受二者轉錄或剪接的調控。進一步進行RNA免疫沉淀實驗，顯示UAP56和COP1可以直接結合到剪接體和靶基因的mRNA上，表明UAP56和COP1可以通過作用于剪接體從而直接調控光信號介導的選擇性剪接。

該研究工作一方面鑒定到光形態建成的新成員UAP56，另一方面發現了COP1作為可變剪接調節因子的新功能，揭示了UAP56與COP1共同通過調節下游基因可變剪接來調控光形態建成的分子機制和調控網絡，增加了對植物光信號轉導機制的認識。同時，UAP56在植物、酵母、動物等都廣泛存在，具有保守的RNA解旋酶結構，UAP56-COP1的作用方式為研究其它物種的類似機制提供了重要參考。

該研究成果于2022年8月3日在線發表于國際學術期刊The Plant Cell上。植物所已畢業的李洋博士為第一作者，林榮呈研究員為通訊作者。該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金以及中科院項目的支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1093/plcell/koac235

（光合實驗室供稿）