生命科學學院鄧興旺、朱丹萌團隊在高等植物中等長度非編碼RNA的研究中取得系列進展

時間：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)展及生物信息學預測水平的大力提高，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)揮著關鍵的調(diào)控作用，有關ncRNA的功能研究已經(jīng)成為整個生命科學研究的前沿之一。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ncRNA分子的功能研究為數(shù)尚少。

　　生命科學學院鄧興旺、朱丹萌團隊依托蛋白質(zhì)與植物基因研究國家重點實驗室與中國科學院生物物理研究所陳潤生院士團隊合作，利用改進的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。這些數(shù)據(jù)填補與拓展了公共數(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制提供了基礎性平臺。

　　高等植物研究領域已發(fā)表的個例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)境誘導的開花時間調(diào)節(jié)及育性控制等多個植物特有的生物學過程，但是尚無較長ncRNA直接參與模式植物擬南芥光形態(tài)建成這一關鍵幼苗發(fā)育調(diào)控過程的分子證據(jù)。

　　團隊在前期工作的基礎上通過大規(guī)模反向遺傳學篩選，獲得了一個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)合遺傳學與分子生物學手段，該項目揭示了HID1主要通過反式作用的方式直接參與抑制光形態(tài)建成關鍵抑制因子PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 3 (PIF3)基因的轉(zhuǎn)錄，從而介導擬南芥紅光信號中的下胚軸伸長抑制。同時，該工作發(fā)現(xiàn)了HID1分子在紅光下發(fā)揮功能的關鍵結(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)、功能與進化方面的分析將為進一步揭示高等植物中較長ncRNA的作用機理提供一個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《美國科學院院報》（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基金委員會、科技部、北京大學蛋白質(zhì)與植物基因研究國家重點實驗室與北大-清華生命科學聯(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