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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(huán)境信號，調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育進程。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調(diào)控因子。COP1是光形態(tài)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(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄形成前體mRNA，通過動態(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)控機制，在特定位點發(fā)生剪接從而生成多種mRNA，翻譯成不同蛋白質(zhì)，在相應的發(fā)育時期發(fā)揮重要功能。近年來，有研究通過轉(zhuǎn)錄組分析了光照對于可變剪接的調(diào)控現(xiàn)象，但對其中的具體調(diào)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(diào)控光形態(tài)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(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的光形態(tài)建成信號通路中，是一個負向調(diào)控因子。通過尋找互作蛋白，發(fā)現(xiàn)UAP56與COP1以及剪接輔助因子U2AF65直接相互作用。研究人員進一步利用Nanopore三代轉(zhuǎn)錄組測序技術(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發(fā)育、光合作用以及光信號因子等相關(guān)基因都受二者轉(zhuǎn)錄或剪接的調(diào)控。進一步進行RNA免疫沉淀實驗，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可以通過作用于剪接體從而直接調(diào)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(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共同通過調(diào)節(jié)下游基因可變剪接來調(diào)控光形態(tài)建成的分子機制和調(diào)控網(wǎng)絡，增加了對植物光信號轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，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(fā)表于國際學術(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。該研究得到國家重點研發(fā)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）
UAP56-COP1與剪接體互作調(diào)控RNA可變剪接進而影響光暗形態(tài)建成的工作模型
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